M251S型燃气轮机零值班燃料试验及研究

M251S型燃气轮机零值班燃料试验及研究

第24卷第2期

2011年6月

《燃气轮机技术》

GASTURBINETECHNOLOGY

V o1.24N0.2

Jun.,2011

M251S型燃气轮机零值班燃料试验及研究

周小力,杨锐

(1.湖南涟源钢铁集团有限公司热电厂,湖南娄底417009;

2.浙江杭州汽轮机股份有限公司,杭州310022)

摘要:本文描述了涟钢应用日本三菱M251S型燃气轮机零值班燃料试验方法及取得的效果和亟待改进的

问题.

关键词:零值班燃料;试验;研究

中图分类号:TM611.24文献标识码:B文章编号:1009—2889(2011)02—0065～05 低热值高炉煤气燃气轮机为了点火和保安大多

采用值班燃料的方式.值班燃料的连续不断使用,

造成采购,使用,维护成本的增加,且因该部分的设

备故障导致停机在多个运行单位都有报道.以三菱

的M251s型燃气轮机为例:1台燃机必须采用2台

活塞式焦炉煤气(COG)压缩机或者1台螺杆式焦

炉煤气压缩机与之配套,该部分使用,维护成本较

高,且故障率也不低.为此,通过努力,涟钢与杭汽,

三菱在2010年3月15日至3月18日实施了关闭

值班焦炉煤气的零值班燃料试验.

1基本原理

1.1燃机燃烧室结构

M251S型燃机燃烧室主体构造由下列部件完成:

a.主喷嘴;

b.值班喷嘴;

c.燃烧筒;

d.过渡段.见图1.

图1燃烧室结构图

其工作原理为:燃机具备条件时,点火栓启动高由于值班焦炉煤气点燃后火焰前温度高于600~C以

压点火装置点火,值班焦炉煤气经隔离阀和控制阀上,所以很容易直接将燃烧筒内的高炉煤气引燃,随

送入值班燃料喷嘴与压缩空气混合点燃,如果火检着高炉煤气量的提高燃机逐渐升速.

装置检测到火焰,则自动控制高炉煤气隔离阀和超1.2零值班燃料管道改进

速跳闸阀打开,高炉煤气经主喷嘴向燃烧筒供气.要实现燃机零值班燃料运行,就必须对燃料系

收稿日期:2010—07—29改稿日期:2010—10一o1

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统进行改造,因为只是切断值班燃料供应,就会造成

燃料从喷嘴倒灌到值班燃料环形管道内燃烧,沙钢

就发生过因值班燃料管道堵塞,而烧坏了值班燃料

环形管道的实例.为此,对值班燃料管道进行了改

进(见图2),增加了高炉煤气吹扫及供阀,高炉煤气

吹扫切断阀,氮气密封阀及相关的节流装置(未在

图上标注).

氮气奄封阀放阀

嘉笏!{)一l『)禺扫切断阀上11隔离阎乐缩栅

燃烧室

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涡轮

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乎景控制阀值班焦气'高炉煤气值班焦炉煤气一流—J———1—二i一髂蹴就压

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值班焦炉煤气环形管

2工艺管线

1.3零值班燃料控制逻辑的改进

在增加了相关阀门的同时,对燃料系统的控制

逻辑也进行了相应的修改,然后进行零值班燃料运

行的试验.燃机点火过程及投入高炉煤气也发生了

相应的变化.

当高炉煤气热值在2400kJ/m～3732kJ/rn

(标准状况下)之间时,其它辅助设备正常,燃机就

具备启动条件.启动电机运转带动燃机清吹(防止

燃烧室,余热锅炉内有煤气),此时高炉煤气吹扫及

供阀关闭,高炉煤气隔离阀打开,氮气密封阀关闭,

同时热值控制系统调整煤气热值到点火需求热值,

当清吹时间达到程序设定值时,燃机降速至610#

rain左右,值班焦炉煤气投人,点火栓进枪,COG流

量控制阀和值班焦炉煤气放散阀打开.然后打开值

班焦炉煤气隔离阀,4s后再关值班焦炉煤气放散

阀,点火,火检成功后,升速打开高炉煤气放散阀,高

炉煤气超速跳闸阀和高炉煤气隔离阀,吹扫4s后高

炉煤气放散阀关闭,主燃料投入,燃机升速,180s

后,氮气密封阀打开,燃机进入调速器控制模式.约

30min后,自动励磁系统和自动同期装置投入,开始

自动并网发电,带初始负荷1.5MW,燃机自动转入

负荷控制模式.

启动,清吹,点火,加速至3O00r/min并网燃机

转速与燃机排气温度曲线如图3.

速度曲线

/

/

——7

//温度曲线

燃火/,/

7

图3燃机转速,排气温度曲线圈

当高炉煤气热值和负荷达到试验所需的热值

和负荷时,进行零值班燃料试验:

启动"零值班燃料投入"开关,高炉煤气吹扫及

供阀打开,同时,焦炉煤气流量控制阀从原有的开度向阀位开度25%方向关闭,然后氮气密封阀打开, 值班焦炉煤气隔离阀关闭,接着高炉煤气吹扫切断阀关闭,值班焦炉煤气放散阀打开,至此,值班焦炉煤气已退出,回流高炉煤气吹扫已投入.

如果需要退出零值班燃料,则只需启动"零值

班燃料退出",在焦炉煤气压力达到额定压力时,氮气密封阀关闭,高炉煤气吹扫切断阀打开,同时,焦炉煤气流量调节阀向对应负荷阀位开度推进,然后, 焦炉煤气放散阀关闭,焦炉煤气隔离阀打开,高炉煤气吹扫及供阀关闭,零值班燃料退出,值班焦炉煤气系统恢复运行.

事故状态零值班燃料燃机停机联锁的逻辑为:

高炉煤气吹扫及供阀切断,高炉煤气吹扫切断阀打开,氮气密封阀打开4s后关闭.如果没有投零值班燃料,由于高炉煤气吹扫及供阀切断,高炉煤气吹扫切断阀打开,氮气密封阀关闭,则与没有实现零值班