M701F4燃氣輪機BPT偏差大自動停機分析及措施

華能重慶兩江燃機發(fā)電有限責(zé)任公司 趙思勇 向東

1 前言

該廠燃氣輪機采用東方電氣引進的日本三菱重工M701F4機型；汽輪機采用三壓、再熱、單軸抽汽凝汽式供熱機組；發(fā)電機為全氫冷方式；余熱鍋爐采用東方日立鍋爐生產(chǎn)的臥式、無補燃、三壓、再熱、自然循環(huán)余熱鍋爐。燃氣輪機、汽輪機、發(fā)電機采用同軸布置，純凝性能保證工況下發(fā)電功率467.34MW。

M701F4燃氣輪機共設(shè)計20個低NO預(yù)混燃燒器，圓周布置。為監(jiān)視每個燃燒器運行情況，在燃氣輪機透平出口處安裝了20個葉片通道溫度測點，通過20個BPT及每個燃燒器BPT偏差（與20個BPT平均溫度的差值）間接反映燃燒器燃燒運行狀況，為保證燃氣輪機設(shè)備安全還設(shè)置了BPT偏差大自動停機及跳機保護。

2 三菱M701F4燃氣輪機BPT偏差大保護邏輯介紹

2.1 BPT偏差大報警條件

某個BPT和平均值偏差＞+20℃或＜-30℃。

2.2 BPT偏差大自動停機條件

燃機負荷≤75MW時，某個BPT和平均值偏差＞+50℃或＜-50℃；75MW＜燃機負荷＜150MW時，某個BPT和平均值偏差＞+50℃→25℃或＜-50℃→-40℃反比函數(shù)；燃機負荷≥150MW時，某個BPT和平均值偏差＞+25℃或＜-40℃，與上相鄰兩個BPT中的任一個和平均值偏差＞+20℃或＜-30℃及其相鄰兩個BPT中任何一個變化趨勢＞1℃/min持續(xù)30S任一條件。

2.3 BPT偏差大跳閘條件

燃機負荷≤75MW時，某個BPT和平均值偏差＞+60℃或＜-60℃；75MW＜燃機負荷＜150MW時，某個BPT和平均值偏差＞+60℃→+30℃反比函數(shù)或＜-60℃；燃機負荷≥150MW時，某個BPT和平均值偏差＞+30℃或＜-60℃，與上相鄰兩個BPT中的任一個和平均值偏差＞+20℃或＜-30℃及其相鄰兩個BPT中任何一個變化趨勢＞1℃/min持續(xù)60S任一條件。

3 M701F4燃氣輪機BPT偏差大自動停機及原因分析

3.1 M701F4燃氣輪機BPT偏差大自動停機經(jīng)過

某年8月15日08∶43，汽輪機達到進汽條件開始進汽，#9燃燒器葉片通道溫度偏差-20℃；09∶04，機組負荷221MW， 燃機TCS發(fā)“GT BLADE PATH TEEMPERATURE VARIATION LAGE”報警（#9BPT偏差-30℃）；09∶08，機組自動啟動完成，燃機TCS發(fā)“GT BLADE PATH TEEMPERATURE VARIATION LAGE AUTO STOP” 報警，葉片通道溫度偏差大自動停機（#9BPT偏差-40.675℃，#8BPT變化趨勢＞1℃/min持續(xù)30S），燃機自動停機，相關(guān)曲線見圖一。

3.2 M701F4燃氣輪機BPT偏差大自動停機原因分析

將BPT偏差大自動停機機組運行數(shù)據(jù)收集發(fā)給三菱技術(shù)人員進行分析，根據(jù)運行數(shù)據(jù)分析，確認(rèn)燃機燃燒器存在燃燒不均勻，懷疑燃燒器噴嘴存在堵塞情況，根據(jù)旋流角測算建議檢查#5燃燒器及相鄰的#4、#6燃燒器錐形濾網(wǎng)和噴嘴。

現(xiàn)場拆除#4、#5、#6燃燒器使用內(nèi)窺鏡對燃燒器噴嘴進行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，對燃燒器錐形濾網(wǎng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)均有不同程度的雜質(zhì)附著物，尤其是#5燃燒器的主A、主B噴嘴濾網(wǎng)雜質(zhì)附著物較多，濾網(wǎng)透光性較差。對#4、#5、#6燃燒器錐形濾網(wǎng)進行清洗后回裝，次日機組啟動，燃機同樣負荷下#9BPT偏差明顯好轉(zhuǎn)。

圖1 BPT偏差大自動停機曲線

4 處理措施

引起燃氣輪機BPT偏差大主要原因為進入燃燒器的天然氣含有雜質(zhì)，為最大限度減少進入燃燒器天然氣雜質(zhì)，防止燃氣輪機因BPT偏差大自動停機，采取如下具體措施：

在燃機天然氣前置模塊前增加一套雙聯(lián)旋風(fēng)分離器，將天然氣中可能損壞燃機的固體顆粒和液滴分離出來，該套雙聯(lián)旋風(fēng)分離器對5μ以上的顆粒清除效率100%，對3～5μ以上的顆粒清除效率99.9%，對2～3μ以上的顆粒清除效率99.1%，對1μ以上的顆粒清除效率99%。

燃氣輪機調(diào)試投產(chǎn)初期使用的主A、主B、值班及頂環(huán)臨時濾網(wǎng)保留。將TCS邏輯中臨時濾網(wǎng)差壓模擬量通訊到機組DCS天然氣畫面上顯示，便于隨時監(jiān)視臨時濾網(wǎng)差壓，當(dāng)臨時濾網(wǎng)差壓高報警時及時清理或更換。

在機組啟動和正常運行期間，加強對燃氣輪機BPT、燃燒波動及加速度的監(jiān)視，當(dāng)BPT偏差大報警時，調(diào)整機組負荷，直至報警消除；機組停運后根據(jù)M701F4燃機旋流角檢查相應(yīng)的燃燒器噴嘴，清洗或更換燃燒器錐形濾網(wǎng)。

在燃燒系統(tǒng)進行過維修、天然氣氣質(zhì)發(fā)生較大變化時進行燃燒調(diào)整。

5 結(jié)語

自采取上述措施后，進入燃燒器的天然氣雜質(zhì)得到明顯改善，即使偶爾出現(xiàn)燃氣輪機BPT偏差較大也能及時進行相應(yīng)的處理，1號、2號機組在啟動和運行過程中未再出現(xiàn)因BPT偏差大自動停機或跳機事件，取得良好效果。