试析9E燃机燃烧故障的分析与处理

试析9E燃机燃烧故障的分析与处理

李志军

李志军

深南电（东莞）唯美电力有限公司523281

摘要：燃气轮机在运行中经常会出现燃烧故障，不仅制约了燃气轮机的使用，甚至影响了工业生产的发展。本文以南方某厂9E燃气轮机燃烧事故为例，对引起事故的主要因素进行了分析，并且有针对性地提出了解决对策，对提高燃气轮机运行维护质量，确保其科学合理应用，具有一定的参考价值。

关键词：燃气轮机；燃烧故障；应对分析

引言

南方某厂有2台S109E型联合循环发电机组，在某日开机过程中巡检发现：3号燃机出现了燃烧事故，有黑烟不断涌出，随即运行人员手拍5E按钮停机。通过检修人员的详细查看，发现有2个火焰筒和1个连接段已经全部烧坏，剩下的几个火焰筒和连接段，在进行了认真的修复以后还能够再继续用一段时间。该9E燃机的燃烧故障导致设备损坏，不仅给电力企业造成了一定的经济损失，而且由于设备抢修需要一定时间，也影响了电网供电可靠性。笔者试就本次9E燃机燃烧故障发生的原因进行分析，针对不同情况提出几点应对措施。

1燃气轮机燃烧故障的概况

某日，某厂3号9E燃机按两部制调峰方式热态开机（详见图1），当3号机负荷带至80MW时，排烟分散度TTXSP1：26.7℃；负荷升至100MW时，TTXSP1也升至38.3℃，随后，运行发现在当前负荷下，TTXSP1有缓慢上升趋势，半小时内升至50℃，于是采取降负荷措施，负荷降至85MW，TTXSP1降至40℃，之后保持在这种状态下运行，10分钟后，突然发现有黑烟冒出来，随即停止3号机运行。

通过全面检查，发现3号燃机毁损：一是2个火焰筒被烧坏，有1个已经烧穿，管体形状发生了改变。二是有一个火焰筒烧损的比较严重，根部已经烧溶，密封处已经失去了裙环，而且绝大部分已经变成了黑色，烧溶的地方完全堵住了筒体。三是除了其余的连接段出现了轻微的斑点和斑垢，有1个连接段已经全部烧穿，而且烧损严重的连接段对应的几个静叶凹口处的外表出现了黑烟，有1个还粘上了很多烧溶的金属碎渣。四是其余的设施完好无损，基本能够维持正常运转。

2燃气轮机发生燃烧事故的主要影响因素

一般情况下，燃气轮机运行中，燃料分配、空气冷却、叶片污垢、焓降性能、气体渗漏等因素都会直接影响负荷。因此，虽然火焰筒和连接段出现了部分过热，但如果并未对流场布局造成很大影响，没有被完全烧损溶透，燃烧监测不会受太大影响。而且燃气轮机在运转过程中，火焰筒也能够通过自身的气膜结构对温度比较高的燃气进行阻隔。火焰筒本身结构非常合理，呈几何状，冷却性能很好，会对外表的温度进行保护，但是由于连接段表面的冷却作用不是很突出，里面流经的是燃气轮机初温，需要承受的温度比较高，所以经常会发生烧穿的现象。另一方面，燃气轮机中的燃油一般都有较高的金属成分，充分燃烧能够形成一定的结晶摩擦管道，由于连接段处温度经常较高，摩擦损坏的相对来说也较重，一旦被过热穿透，内压增大，温度较高的燃气就会严重的烧损火焰筒。而且连接段由于已经严重磨损，冷却空气瞬间增多，就会直接影响燃气轮机内的空气分配质量。

因此，即使燃气轮机自身的管道分开燃气回流结构具有很多优势，但是燃烧部件一旦出现微弱的差异，时间一长就会造成局部设施发生毁损，而且很多时候都是出现在连接段燃气通过的弯曲处。所以，3号燃机在出现燃烧故障之前，部分原件已经发生了磨损，由于运行时间比较长，检修维护又不及时，如果发生穿透情况就会出现燃气轮机的燃烧故障。

3燃烧监测设施存在的质量问题

从上述分析可以看出，燃气轮机的监测保护设施有一定的安全隐患。在燃气轮机使用中，一旦燃烧原件出现与设计安装不一致的问题，监测保护装置就应该发挥安全预警、动作保护功能，及时切断燃料，然而监测保护设施没有发出报警信号，一般就出现了以下几种因素。

一是温度分散保护一般是监测设施的计算依据，以此判断燃气轮机原件的温度变化程度，理论上虽然没有问题，可是在燃气轮机作业的时候，监测保护装置往往对燃烧设备的保护无法有效完成，其主要因素就是对温差情况无法准确地分析。即使排烟的温差控制在了标准范畴，但是局部的初始温度却并非如此，所以在对温度、燃烧的常规判断中，不能单纯依据排烟的温差指数来分析。

二是燃气进入的时候往往有非常大的流量，温度和压力等情况不能充分地反馈燃气轮机的运行状态，也不能完整地分析排气口的温差变化。虽然一般取的是均值，但是也只有燃气轮机正常运转的时候，才能够保证进出口情况的一致性。

三是监测保护装置在定值设计上不科学，比如，正常情况下，温度保护一般是68℃，但实际却并非如此，温度高于33℃的可能性不是很大，而监测保护系数往往是基于常规基数再升高111℃，稳定运行以后按照固定速率降低到规定值，可是保护温度一旦出现了运行质量问题一般不会超过44℃，所以导致监测保护装置的作用无法有效发挥。

4防止燃气轮机出现燃烧事故的应对措施

4.1确保燃料正常输送。

一是燃气输送的双螺杆泵表面涂层容易出现剥落的碎片，经常使阀门或者喷嘴发生堵塞情况，阻碍燃气的流通，因此要经常进行检查，确保燃气输送效果。二是部分设施由于发生磨损，会造成燃气流量分配不合理，出现燃烧事故，因此要在燃气轮机水洗的时候，及时对测速齿轮部件的间隙和紧固程度进行检测。三是燃气喷嘴进口处一般都安装看单向阀门，避免在清洗管线的时候燃气流到管道内部，而对流量影响至关重要的就是阀门的启闭压力，所以要定期做好校验，确保在单向阀门中的启闭压力能够均衡一致，同时要定期监测压力系数，防止燃气和雾化的气体在易燃喷嘴内部流通，导致燃气流量的差异直接制约燃气喷嘴功能的发挥。

4.2及时对设备运行进行日常检修。

主要有三种日常检查办法。一是直观肉眼查看，比如，可以在水洗燃气轮机的养护期，拆开1组对角的燃气喷嘴，直接用肉眼查看火焰筒、连接段等原件设施是否出现了质量问题，以便及时修复。二是仪器设施检测。利用孔窥仪等仪器设施，对肉眼无法查看出来的燃气轮机运行中燃气流通环节存在的隐患进行检查。三是对监测保护装置进行常规检修，防止保护动作出现时常，发生燃烧故障。

5结束语

很多9E型燃机，在使用的时候，虽然燃烧结构是管道分开的回流形式，有许多优越性，然而由于受到设备安装、燃烧应用等诸多因素的影响，经常会出现一些热量的差异，时间一长就会发生燃烧设备的局部损毁，从而引起燃烧故障。因此，在对燃气轮机的日常检查和维护中，要加强技术管理，并做好数据信息的记录和研究，确保燃气轮机正常运转，有效地杜绝安全生产事故的发生。

参考文献：

[1]荆迪、庄清泉.燃气轮机燃烧系统故障原因分析及改进（J）.发电设备.2014（5）.

[2]刘惠明.S109FA燃气轮机燃烧故障的分析与处理（J）.发电设备.2011（5）.

[3]李名家、钱程、何万国、林枫.燃气轮机燃烧室故障分析及试验研究（J）.热能动力工程.200110