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三菱M701F燃气轮机燃烧调整初探-中国电机工程学会
中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林
三菱 M701F 燃气轮机燃烧调整初探
肖小清
(广东电网公司电力科学研究院 广东 广州 510600)
摘要:燃气轮机燃烧调整是我国引进重型燃气轮机的关键技术和重要难题之一。文章首先简要介绍三菱
M701F型燃气轮机的燃料系统结构及基本的控制原理,之后重点讨论燃烧调整的目标,三菱M701F 燃气轮机燃烧调整主要的
监测手段及调整方法,最后指出掌握燃气轮机燃烧调整技术需要各相关单位密切合作,共同努力。
关键词:燃气轮机;燃烧调整;燃烧波动;M701F
1.概述
我国从 2002 年开始分批引进了几十套 F 级燃气-蒸汽联合循环机组,其中包括 GE、三菱、西门子的技
术。通过技术引进,国内已经掌握联合循环机组的主要设计特点及技术等,但是对于燃气轮机的关键技术,
如热通道材质、压气机叶形设计、燃烧调整等方面仍无法深入掌握。这一方面是由于外方在关键技术方面
的必威体育官网网址,另一方面是由于这些技术在理论的基础上还需要大量的试验数据支持。燃气轮机燃烧调整的难度
主要在于大部分 F 级燃气轮机采用 DLN 燃烧室,燃烧室空间小,温度高、流速高,因此容易产生燃烧振荡,
而振荡燃烧容易引起燃烧室破坏,熄火等现象,严重影响机组的安全运行。本文结合实际,简要分析三菱
M701F 燃气轮机燃烧调整的目标和方法。
2.三菱 M701F 燃气轮机结构及基本控制原理
图 1 M701F 燃气轮机的燃烧室及燃料系统简图
图 1 为 M701F 燃气轮机的燃烧室及燃料系统简图。燃料经过燃气加热器(TCA )预热后,经过主燃
料和值班燃料调节阀,分别进入燃烧室。值班燃料喷嘴产生扩散火焰,大部分的燃料通过主燃料喷嘴,与
空气充分混合后进入燃烧室燃烧,并产生预混火焰。从燃烧火焰的位置来说,扩散火焰在燃烧筒中部,由
于具有高温区,火焰较稳定,预混火焰在扩散火焰四周,布满燃烧室的空间,在整个燃烧区域中温度相对
均衡,从而能够实现较少的 NOX 排放。另一方面,空气通过入口可调导叶(IGV )进入压气机中,在压气
机中经过压缩后到达燃烧室腔体,与燃料混合燃烧。另外每个燃烧室配置一个燃烧室旁路阀,当旁路阀打
开时,空气可以通过旁路阀直接进入燃烧室的过渡段,不参与燃烧,因此燃烧室旁路阀可以用于调整燃烧
室内的燃空比,并改变燃烧室中的流场和压力分布。
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中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林
三菱 M701F燃气轮机的燃烧调整主要调整的项目包括 CSO、值班燃料占总燃料比例(PLCSO)以及燃烧
室旁路调节阀的开度(BVCSO)、IGV 开度(IGVCSO)等。在相同的环境条件下,CSO 指令和机组的负荷基
本上一一对应,三菱燃气轮机的 IGV 开度和燃气温度控制阀开度则基本上是由机组负荷和当时的燃气轮机
进气温度决定,按照一定的曲线开启,在燃烧调整过程中一般只在满负荷时进行改变以找寻机组最适合的
控制方式。因此在机组带不同负荷过程中燃烧调整的最主要内容是 PLCSO和 BVCSO的调整。
3.燃气轮机燃烧调整的目标与方法
3.1 燃烧调整的目标
燃气轮机燃烧调整的首要目标是保证燃烧的稳定和保障机组的安全运行。其中包括了保证燃烧不熄
火、不回火、燃烧室不超温、燃烧波动不至于导致燃烧室破坏等几个方面。
在保证机组安全稳定运行的基础上,燃烧调整的目的还有要提高燃料燃烧效率,减少污染物排放。根
据燃烧反应的机理,只有控制燃烧室内的燃烧温度,才能保证机组的 CO 和NOX 的排放量在较低的范围内,
而由于燃气轮机中燃烧的燃空比较高,因此相对来说 CO 的排放比较容易控制,NOX 的排放量则成为较大的
问题。为此,目前 F 级燃气轮机普遍采用干式低氮氧化物(DLN)燃烧室,利用预混火焰降低燃烧温度来
减少 NOX 排放,例如,对于此次打捆招标引进的燃气轮机,一般要求其 NOx 的排放量在 25ppm 以内。由于
NOX 排放量一般随着燃烧温度的升高而升高
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