9E燃气轮机起动失败原因分析及特性分析

谢本亮

摘要：文章对目前9E燃气轮机在电厂中的发展和应用现状进行分析，介绍9E燃气轮机起动兴奋以及出现起动失败问题的原因，重点介绍和分析DLN燃烧室的设计原理以及特点和点火燃料管理，并且对9E燃气轮机的起动过程进行优化，以供参考。

关键词：9E燃气轮机；起动失败；原因；特性

1引言

在目前全球经济在以我国为代表的发展中国家的经济在快速发展和带动下取得了较大的进步，但是同时全社会对于各种能源的需求量也在不断增加，并且也加剧了环境问题的恶化，使得目前的环境问题成为全球人们共同关注的重要问题。而针对全球环境问题的预防和治理，比较重要的就是控制人类对自然的破坏以及工业生产影响，对工业排污量进行全面降低以及生产效率的全面提升。在上述人们不断探索解决环境问题的同时，针对能耗以及环境污染问题比较严重的火电厂来说，虽然通过燃气轮机的应用实现了对传统的燃煤以及燃油发电机组的环境污染程度的降低，但是其环境污染控制的重点仍然是针对一氧化碳以及氮氧化物排放量高问题的处理，这就需要通过对燃气轮机环境影响问题的研究来实现其共组哦性能的提升，满足环境保护的要求。在我国改革开放以来，我国相关技术人员和企业投入了大量的精力和资金来针对燃气轮进行技术改进和研发，实现了DLN燃烧技术的提高，且在全国范围内推广应用，尤其针对9E燃气轮机工作效率进行了提高的同时确保排放标准满足要求。

2 9E燃气轮机起动性能及其起动失败原因

虽然在9E燃气轮机的应用中表现出良好的环境保护的效果，但是在运行中仍然存在比较突出的起动性能问题，尤其表现出存在起动失败的问题，因此为了对此问题进行解决来实现机械运行效率的提升，就需要对此问题的原因进行分析。

2.1冷态启动时间长的原因

9E燃气轮机在机械启动过程中能够需要保持其冷态启动的状态，因此就会出现9E燃气轮机运行中其启动命令会贯穿从开始操作到满负荷工作对整个过程，导致其具有较长的启动命令达到时间而出现机械反应较慢的问题。而且此种较长的启动时间的形式还会对联合循环发电效率以及发电机组的经济性造成影响。

2.2 IGV运行角度过大的原因

在9E燃气轮机运行中存在设计过程中的IGV运行角度过大的现象，此现象会增大空气流量，而且会增加压气机的功耗，而且在比较大的IGV运行角度情况下，就需要燃气轮机满足较大功率的要求才能正常启动。也就是说容易由于其功率不满足要求而导致无法启动的问题。

2.3温度过低的原因

9E燃气轮机启动过程中的机械液力变扭器、温度以及汽轮机的运行速度等因素都会对此燃气轮机启动过程中的启动速度造成影响，其主要表现在燃烧系统内部如果出现油温较低以及火焰温度较低的现象，这就会对燃烧室燃料的完全燃燒问题造成阻碍，而这些被阻碍的燃料会由于聚积的问题而无法释放能量，这就会对燃气推动系统旋转功能的发挥造成影响而导致出现启动失效的问题。

2.4其他原因

在9E燃气轮机系统中还存在数量较多的辅助设备，其对燃气轮机的正常启动也具有重要作用，其中的排烟温度、滤网清洁程度等因素都会影响其正常启动，只有对各种影响因素进行合理控制并达到理想的功能效果才能确保其正常启动。

3 DLN燃烧室概述

3.1 DLN燃烧室的设计原理

DLN燃烧技术的应用可以实现对燃烧火焰温度的合理控制，不仅表现出较强的技术性，而且可以实现对排放物中氮氧化物含量的控制，对于环境保护具有重要作用。但是此技术较为复杂，下面对其设计原理进行介绍。首先是通过对燃气轮机燃料进行预混的方式，确保其中的空气和燃料按照一定比例进行混合和控制，具体的控制方式就是通过对火焰筒燃料进行贫油状态的控制来实现对火焰中心温度的控制，而且在温度控制的基础上来实现对燃烧之后氮氧化物含量的控制和减少。在对9E燃气轮机进行优化改进时就需要从此角度上进对燃烧室内火焰筒的工作方式进行修正，通过对排放物中二氧化氮含量的减少来对减少环境污染。此外，在开展电厂以及电力行业产业升级以及生产环境的优化过程中，还研究了9E燃气轮机组燃烧室结构，通过DLN-1燃烧室的研发和应用来实现环保型生产作业模式，满足了目前的生产需求，并且对火焰筒结构进行简化。在此燃烧室中主要按照散点燃料分级模式进行设计，而且采用燃料喷嘴来保证DLN充分燃烧，还可以实现对喷嘴以及火焰筒的模块化设计，确保二者相互协调来提高其灵活性，实现上述结构设计中可以满足不同的环境以及地形等条件要求，以及自行调整喷嘴数量的目的。

3.2 DLN-1燃烧室特点

针对目前大量使用的DLN-1燃烧室来说，其自身特点主要表现在以下几点：一是与其他类型的燃烧室结构不同，此种燃烧室的中心体组合各部件旋转在火焰筒的最里面，并且作为其内部结构的一部分，在火焰筒的筒体上进行组合件的设计，使得其结构更加复杂。按时可以实现在大量冷却空气被送入之后可以通过合理的分流和配送来确保热应力分散，防止发生过于集中的问题。二是在火焰筒内部均匀分布着具有较高耐高温的土层，用于保护火焰筒使用中的安全，避免其在使用中出现变形和破坏的情况，确保设备使用的安全。三是具有较为合理的二级燃料喷嘴设置。通过此喷嘴来确保在一级燃料喷嘴内部通常集中来形成合围区域，不仅实现了燃料沿着径向进行自动分布，而且由于一级和二级燃料位置的错开而确保形成相对轴轴向的分布状态，充分发挥火焰筒横截面在燃料分级时的作用，实现燃烧室整体性能的提升和污染物排放量的减少。

3.3 DLN-1点火及燃料管理

通过对此燃烧室中点火以及燃料管理系统的应用不仅可以控制燃烧室内的火焰位置，而且对传统的燃料流量分布结构进行改变来确保系统设计更加合理。此系统提供主要由气体燃料控制系统、点火系统、火焰探测系统以及IGV温控系统构成。其中的气体燃料控制系统的主要作用就是在设定好燃料压力之后可以确保通过燃料控制阀来保证燃料喷嘴燃料的充足，且在此基础上实现流量上的自由分配。这样就可以实现在燃气轮启动过程中通过对点火系统第一级燃料的点燃来确保整个区域内的充分燃烧，然后对火焰筒进行连接并实现对燃烧室燃料点燃的推进，在启动火焰探测系统之后，智能探测火焰位置并实现对整个燃烧过程的控制和对设备的科学保护，确保设备运行的安全和效率。

4优化9E燃气轮机起动过程

在上述DLN燃烧系统的基础上，为了对9E燃气轮机的起动过程进行优化，首先针对汽轮机控制来说，需要通过真空泵的启动来控制汽轮机缸温在150℃下时的凝汽器真空度在-65KPa左右，保证锅炉启动过程中旁路同时启动，且通过旁路阀开度来对主蒸汽压力进行全面预热控制，实现暖管增强以及燃气轮机启动时间的减少。其次就是针对IGV控制，通过此种方式来开展基准Rc进程的控制，通常将IGV控制线设置在55～85℃的范围之内。最后就是控制燃气轮机负荷以及排烟温度。在控制过程中的主要依据就是汽轮机和余热锅炉的运行情况，通过合理控制来实现燃气轮机运行速度的提升以及反应灵活度的强化。而且在并网之后还要按照实际情况来对主蒸汽减温水和燃气轮机负荷进行不断调整，实现对主蒸汽温度的控制。

5结语

针对9E燃气轮机在应用中出现的起动失败的问题，在分析其失败原因之后，提出了为了确保燃气轮机各负荷段运行稳定的精细调整DLN-1燃烧系统的方法，在确保其正常启动的同时，优化其各项西宁，通过对IGV、汽轮机以及燃气轮机负荷的合理控制来确保其高效和稳定运行。

参考文献

[1] 蓝斌华. 9E燃气轮机起动失败原因及解决对策探究[J]. 科技创新与应用，2016（23）：147-147.

[2] 戴惠庆，金昊，周仁米. 9E燃气轮机轮间温度故障分析与处理[J]. 华电技术，2018，40（09）：49-51+82.

（作者单位：广州协鑫燃气热电有限公司）