燃氣輪機停機罩殼可燃氣體濃度高探究及處理

謝 冰

（廣東惠州天然氣發電有限公司,廣東 惠州 516082）

1 前言

M701F燃氣輪機房頂部設置了三臺燃氣輪機罩殼風機，兩用一備，用來排出燃氣輪機房內可能積存的可燃氣體，并且在燃氣輪機每臺罩殼風機出口設置可燃氣體探測器，一旦檢測到可燃氣體，將會發出報警信號，機組運行過程中三個中的兩個都到達25%LEL值則會跳機。這是燃氣輪機運行中的一個重要保護。

2007年投產至今，我廠在燃氣輪機熄火停機降速過程中，三臺機組曾多次出現罩殼風機出口可燃氣體濃度報警，隨之立即復歸的事件。如2013年1月某天的這個缺陷描述：“#3機降速時燃氣輪機罩殼風機A出口可燃氣體濃度由0.01%上漲至2.64%，風機聯鎖啟動，隨后可燃氣體濃度下降至0.01%，復歸信號停運風機A。”但是燃氣輪機罩殼中卻一直找不到天然氣泄漏點，報警原因一直不明。

2 原因分析

經過多次觀察分析，發現每次出現報警時，都是停運備用的罩殼風機出口檢測到可燃氣體而啟動，而一直運行的風機反而檢測不到可燃氣體。如果是燃氣輪機罩殼內中發生天然氣泄漏，第一時間檢測到天然氣泄漏的應該是運行的罩殼風機出口，而不是備用的罩殼風機。為什么會這樣呢？這只能證明泄漏的天然氣不是來自罩殼內部，而是來自燃氣輪機罩殼外部。

燃氣輪機罩殼外部的天然氣是哪里來的呢？機組熄火停機降速時，下圖1的天然氣供應關斷閥S（FG SHUT OFF VLV）關閉，天然氣壓力控制閥A、B、C關閉，天然氣通風閥V（FG VENT VLV）打開。S閥與ABC閥間管道的3.2MPA左右壓力的天然氣通過V閥處排到罩殼外大氣中去，這部分天然氣很少。這就是罩殼外部天然氣的來源。這些天然氣如何進入備用罩殼風機的呢？

圖1 燃料供應控制系統

我們來看罩殼風機和天然氣放散管的現場布置圖2。天然氣放散管出口與罩殼風機的排氣口非常接近。一旦風向由北往南吹時，機組熄火降速過程中排出的天然氣就可能進入罩殼風機排氣口區域。

由于三臺罩殼風機排氣口是并列在一起的，其出口只有擋板正常全開并沒有逆止閥，因此正常情況下運行的罩殼風機往外排氣，排罩殼中的高溫氣體，而備用的罩殼風機卻是通過其排氣口吸氣，吸入大氣中的空氣進入燃氣輪機罩殼中，然后再通過運行的罩殼風機排到大氣中去。因此，機組熄火降速過程中排出的天然氣在正確的風向（北風）時，就通過備用的罩殼風機進入燃氣輪機罩殼中。由于這部分天然氣很少，因此隨著濃度的稀釋報警立即就復歸了。

因此，可以得到結論：燃氣輪機熄火停機降速過程中，罩殼風機可燃氣體濃度上升報警是由于四個原因結合起來所致：（1）機組停機時排出的剩余的管道天然氣；（2）風向正確：吹北風；（3）罩殼風機出口與天然氣放散管出口布置得太近。

圖2 罩殼風機和放散管布置圖

3 處理措施

燃氣輪機熄火停機降速過程中，罩殼風機可燃氣體濃度上升報警時，如果報警馬上復歸，由于放散管中余氣很少，所以基本沒有安全隱患，不影響機組安全。應考慮將放散管排放點布置到更高點，避免可燃氣體被吸入燃氣輪機間中。

但是由于罩殼風機設置的問題，還出現過另外一種較嚴重的情況：如2013年03月某天，#1機組正在進行發電機排氫置換，但是運行的#2機組燃氣輪機罩殼備用罩殼風機也出現出口可燃氣體濃度上升的事件，這種情況下#1機置換排出的氫氣由于風向合適，已經通過備用罩殼風機出口進入#2機燃氣輪機罩殼，很可能導致機組跳閘、罩殼著火爆炸等重大危險事件。針對這種情況，應該在進行發電機氫氣排放和置換、天然氣排放和置換等操作時，可燃氣體排出的數量很多的情況下，應緩慢進行，充分考慮其風險。這種情況下，應嚴密監視所有機組的罩殼風機出口可燃氣體濃度，一旦發現可燃氣體濃度上升，應立即停止操作，將備用罩殼風機馬上啟動起來。必要時，在進行上述排放和置換操作前，就應將備用罩殼風機啟動，防止可燃氣體被吸入高溫的燃氣輪機間中引起著火、爆炸。

[1]《大型燃氣—蒸汽聯合循環發電設備與運行》[M].廣東惠州天然氣發電有限公司編著.

[2]謝冰.《M701F燃氣輪機燃燒系統簡介》[J].中國水運，2007(07).