燃气轮机停机罩壳可燃气体浓度高探究及处理

谢 冰

（广东惠州天然气发电有限公司,广东 惠州 516082）

1 前言

M701F燃气轮机房顶部设置了三台燃气轮机罩壳风机，两用一备，用来排出燃气轮机房内可能积存的可燃气体，并且在燃气轮机每台罩壳风机出口设置可燃气体探测器，一旦检测到可燃气体，将会发出报警信号，机组运行过程中三个中的两个都到达25%LEL值则会跳机。这是燃气轮机运行中的一个重要保护。

2007年投产至今，我厂在燃气轮机熄火停机降速过程中，三台机组曾多次出现罩壳风机出口可燃气体浓度报警，随之立即复归的事件。如2013年1月某天的这个缺陷描述：“#3机降速时燃气轮机罩壳风机A出口可燃气体浓度由0.01%上涨至2.64%，风机联锁启动，随后可燃气体浓度下降至0.01%，复归信号停运风机A。”但是燃气轮机罩壳中却一直找不到天然气泄漏点，报警原因一直不明。

2 原因分析

经过多次观察分析，发现每次出现报警时，都是停运备用的罩壳风机出口检测到可燃气体而启动，而一直运行的风机反而检测不到可燃气体。如果是燃气轮机罩壳内中发生天然气泄漏，第一时间检测到天然气泄漏的应该是运行的罩壳风机出口，而不是备用的罩壳风机。为什么会这样呢？这只能证明泄漏的天然气不是来自罩壳内部，而是来自燃气轮机罩壳外部。

燃气轮机罩壳外部的天然气是哪里来的呢？机组熄火停机降速时，下图1的天然气供应关断阀S（FG SHUT OFF VLV）关闭，天然气压力控制阀A、B、C关闭，天然气通风阀V（FG VENT VLV）打开。S阀与ABC阀间管道的3.2MPA左右压力的天然气通过V阀处排到罩壳外大气中去，这部分天然气很少。这就是罩壳外部天然气的来源。这些天然气如何进入备用罩壳风机的呢？

图1 燃料供应控制系统

我们来看罩壳风机和天然气放散管的现场布置图2。天然气放散管出口与罩壳风机的排气口非常接近。一旦风向由北往南吹时，机组熄火降速过程中排出的天然气就可能进入罩壳风机排气口区域。

由于三台罩壳风机排气口是并列在一起的，其出口只有挡板正常全开并没有逆止阀，因此正常情况下运行的罩壳风机往外排气，排罩壳中的高温气体，而备用的罩壳风机却是通过其排气口吸气，吸入大气中的空气进入燃气轮机罩壳中，然后再通过运行的罩壳风机排到大气中去。因此，机组熄火降速过程中排出的天然气在正确的风向（北风）时，就通过备用的罩壳风机进入燃气轮机罩壳中。由于这部分天然气很少，因此随着浓度的稀释报警立即就复归了。

因此，可以得到结论：燃气轮机熄火停机降速过程中，罩壳风机可燃气体浓度上升报警是由于四个原因结合起来所致：（1）机组停机时排出的剩余的管道天然气；（2）风向正确：吹北风；（3）罩壳风机出口与天然气放散管出口布置得太近。

图2 罩壳风机和放散管布置图

3 处理措施

燃气轮机熄火停机降速过程中，罩壳风机可燃气体浓度上升报警时，如果报警马上复归，由于放散管中余气很少，所以基本没有安全隐患，不影响机组安全。应考虑将放散管排放点布置到更高点，避免可燃气体被吸入燃气轮机间中。

但是由于罩壳风机设置的问题，还出现过另外一种较严重的情况：如2013年03月某天，#1机组正在进行发电机排氢置换，但是运行的#2机组燃气轮机罩壳备用罩壳风机也出现出口可燃气体浓度上升的事件，这种情况下#1机置换排出的氢气由于风向合适，已经通过备用罩壳风机出口进入#2机燃气轮机罩壳，很可能导致机组跳闸、罩壳着火爆炸等重大危险事件。针对这种情况，应该在进行发电机氢气排放和置换、天然气排放和置换等操作时，可燃气体排出的数量很多的情况下，应缓慢进行，充分考虑其风险。这种情况下，应严密监视所有机组的罩壳风机出口可燃气体浓度，一旦发现可燃气体浓度上升，应立即停止操作，将备用罩壳风机马上启动起来。必要时，在进行上述排放和置换操作前，就应将备用罩壳风机启动，防止可燃气体被吸入高温的燃气轮机间中引起着火、爆炸。

[1]《大型燃气—蒸汽联合循环发电设备与运行》[M].广东惠州天然气发电有限公司编著.

[2]谢冰.《M701F燃气轮机燃烧系统简介》[J].中国水运，2007(07).