燃气轮机发电机组消防系统设计探讨
燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨
燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨【摘要】：通过对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统的介绍，结合燃气-蒸汽联合循环电厂设计实例，从工程实际应用角度对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统设计提出优化建议。
关键词：燃气-蒸汽联合循环；发电机组；电气系统0引言近年来，随着国家能源政策的调整和环境保护意识的增强，国家于2000年开始大幅度开发和利用天然气资源并用于电力领域。
由于燃机-蒸汽联合循环机组相对于传统的火电机组，从布置形式到机组参数、配套设备选型等均有较大的差异，电气系统的设计也有很多值得研究和注意的问题。
1燃气-蒸汽联合循环机组简介1.1燃气-蒸汽联合循环机组的原理燃气-蒸汽联合循环机组的工作原理为：天然气从燃料喷嘴喷入燃烧室，与燃烧室中的压缩空气混合燃烧，产生高温高压燃气，再进入透平膨胀做功，利用燃气轮机排气余热在余热锅炉中将水加热成高温高压的过热蒸汽，利用蒸汽在汽轮机中做功。
1.2燃气-蒸汽联合循环机组的分类燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气—蒸汽联合循环发电系统，实际上这四种设备的组合布置有多种方式，但主要的分类方式是按轴系布置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。
所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机，蒸汽轮机带动一台发电机，各自一个轴系，在电厂建设时，只要燃气轮机机组安装完毕即可发电（不必等到锅炉与蒸汽轮机安装完毕），蒸汽轮机检修时燃气轮机仍可发电，系统启动快，燃气轮机可先启动发电（不必等到锅炉里的水加热成蒸汽），在我国20万千瓦以下的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。
单轴布置系统为燃气轮机、蒸汽轮机、发电机串联在一根轴上，共用一台发电机发电。
由于一套单轴系统只有一台发电机与相关电气设备，可节省设备费用，减少厂房面积，系统调控相对简单，目前30万千瓦以上的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用单轴布置。
2.燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统2.1燃气轮机组启动方式燃气轮机组启动是指燃气轮机组从静止（盘车）状态至机组到达一定转速的过程，即将燃气轮机和发电机的转子加速到自持的速度，自持的速度也就是燃气轮机能够产生足够的动能带动它继续加速运行，到达机组要求的额定转速。
SGT6-5000F型燃气轮机消防保护系统保护动作的原因分析及应对措施
SGT6-5000F型燃气轮机消防保护系统保护动作的原因分析及应对措施摘要：燃气轮机是发电厂供电的重要设备，其消防系统作为燃气轮机最后的保障，直接关系着发电厂安全稳定运行，燃机的消防系统显得至关重要；SGT6-5000F型燃气轮机消防系统的主要功能是自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时的烟雾、火焰和高温，从而发送到DCS远传火灾报警及就地火灾声光报警并控制自动灭火系统。
本文以SGT6-5000F型燃气轮机为例，对燃机消防系统进行介绍，并分析了该消防系统的特点，以及消防保护动作的原因，并针对性地提出应对措施，从而确保燃气轮机安全稳定运行。
关键词：消防系统；CO2；火灾保护；应对措施；SGT6-5000F型燃气轮机。
引言：随着全球能源安全、环境保护、节能减排和气候变化等问题日益突出，世界各国对清洁能源需求与日俱增，对于天然气能源原产国获得了广泛的应用。
与燃煤机组相比，使用天然气作为燃料的燃气轮机虽然有：自动化程度高、设备集中、机组启动时间短、热效率高、污染小等众多优点，但由于天然气易燃易爆的特性，其对于消防系统的要求远高于燃煤机组。
在SGT6-5000F型燃机的透平罩壳间内分布有大量的天然气管道，燃机正常运行时管道内部压力在475-500PSI左右，一旦天然气管道破裂或接口松动天然气泄漏，当泄漏量达到天然气的爆炸极限5%-15%时将会发生爆炸；该燃机使用双燃料，如使用燃油模式，火灾危险系数更高，燃机长时间运行各抽气管道链接接口均有漏烟气的现象，且燃机罩壳内的电缆设备极易引发火灾；从而影响机组安全稳定运行。
为保证其安全稳定运行，SGT6-5000F型燃机均配备独立的消防系统以应对可能出现的燃气泄漏、烟气泄漏和火灾等危险。
1.SGT6-5000F型燃气轮机消防系统介绍1.1 消防系统由火灾探测系统和高压二氧化碳 (CO2) 灭火系统组成。
该总系统为发电厂提供持续的防火保护。
1.2 高压二氧化碳灭火系统保护区划分为：涡轮机罩壳（TE）、电气套件外壳（EPE）、润滑油套件外壳 (LOPE)，燃油/注水 (FOWI)外壳和启动变频器/静态励磁设备 (SFC/SEE) 封装外壳。
高效燃气轮机燃烧控制系统的设计与优化
高效燃气轮机燃烧控制系统的设计与优化随着能源消耗的增加和环保意识的提高，使用高效燃气轮机已成为一种趋势。
而其中的燃烧控制系统设计与优化则是保证燃气轮机高效运行的重要环节。
本文将探讨高效燃气轮机燃烧控制系统的设计与优化。
1. 燃气轮机燃烧控制系统简介燃气轮机燃烧控制系统的作用是将燃料与空气混合并燃烧产生高温高压气体，推动轮机转动。
其主要组成部分包括燃烧室、燃料和空气混合装置、点火系统、燃料喷射器等。
2. 燃气轮机燃烧控制系统设计（1）燃烧室设计燃烧室是燃气轮机燃烧控制系统中最重要的组成部分。
其设计需要考虑燃料燃烧过程中产生的温度、压力和氧化物排放等多个因素。
传统的燃烧室多为环形燃烧室，但近年来，涡流燃烧室成为一种新型设计，其优点是能够降低氮氧化物排放和燃料消耗。
（2）燃料和空气混合装置设计燃料和空气混合装置的设计需要保证燃料和空气的混合均匀，从而提高燃烧效率和减少氧化物排放。
目前，多数燃气轮机采用压力喷射式喷嘴，但也有一些燃气轮机采用回转式喷嘴或圆锥式喷嘴，其优点是能够提高混合效率和燃烧效率。
（3）点火系统设计点火系统的作用是在混合气体内引燃燃料产生火焰，从而推动轮机转动。
传统的点火系统多采用火花塞或电器点火，但也有一些燃气轮机采用微波点火或激光点火等新型技术，其优点是能够提高点火效率和减少氧化物排放。
3. 燃气轮机燃烧控制系统优化（1）温度分布优化燃气轮机燃烧室内的温度分布对其运行性能有重要影响。
通过优化燃烧室的结构和燃料喷射方式，可以实现燃烧室内温度分布的均匀化，从而提高燃气轮机的运行效率。
（2）稳态和瞬态响应优化燃气轮机在不同负荷下的运行性能也是需要考虑的。
通过优化燃气轮机燃烧控制系统的设计和参数设置，可以实现燃气轮机在不同负荷下的稳态和瞬态响应优化，从而提高其运行效率。
（3）排放控制优化燃气轮机燃烧产生的氧化物、氮氧化物等废气排放对环境造成较大的影响。
通过优化燃气轮机燃烧控制系统的设计和燃料配比，可以实现对废气排放的控制和减少，从而保护环境。
燃气轮机发电机组消防系统设计探讨
２ １ 系统 的工 作 原理 ． 当探 测 器 自动 探 测 或 人 为 观 测 到 火 灾 发 生 时 ， 自动
或 手 动开 启 氮 气 启 动 瓶 组 ， 组 内 的 氮 气 通 过 启 动 管 道 瓶
化 碳 灭 火 系统 对 设备 进 行 消 防保 护 ， 时 对 气 体 灭 火 防 护 区进 同
行 了 划分 。介 绍 了该 灭 火 系统 工 作 原 理 及 运 行 方 式 ， 据 燃 气 依
轮 机 发 电机 组 工作 特 点 对 火 灾报 警 系统 进 行 设 备 选 型 。举 例 阐述 燃 气轮 机 发 电机 组 消 防 系统 设 计 过 程 及 二 氧 化 碳 壳 装 箱
化 碳 喷 射较 为缓 慢 和 维 持 较 长 时 间 ， 保 持 较 长 时 间 的 以
１ １ 气 体 灭 火 系统 设 计 选 型 。 燃气 轮 机发 电 机 组 内 部 可 燃 气 体 管 道 布 置 密 集 ， 管 道 内可燃 气体 容 易 泄 漏 ， 导致 箱体 内部 气 体 混 合 复 杂 ， 且
０爽 麟 避 火 弹一
燃 气 轮 机 发 电机 组 消 防系统 设 计 探 讨
高 振 锡 冯 春 王 。 ， 瑞 。 王 海 伦 宋 春 生。 边 克 清 。 。 ， 。 （ ． 安 部 天 津 消 防研 究 所 ， 津 ３ ０ ８ ； １公 天 ０ ３ １
２ 中航世 新燃 气轮机 股份有 限公 司沈 阳分公 司， 宁 沈 阳 １ ０ ４ ； ． 辽 １ ０ ３ ３ 天 津盛达安 全科技 有限 责任 公 司 ， 津 ３ ０ ８ ） ． 天 ０ ３ １
成 。笔 者 以 壳装 体式 燃 气 轮 机 发 电机 组 为例 探讨 燃 气 轮
浅析LM2500+G4型燃气轮机消防系统
浅析LM2500+G4型燃气轮机消防系统摘要近年来燃气分布式能源在全国范围内兴起，作为保证安全运行的重要組成部分，燃机的消防系统显得至关重要。
本文结合某分布式能源站LM2500+G4型燃机消防系统实例，分析了该消防系统的特点，希望能对同类型消防系统的调试工作提供参考。
关键词燃气轮机；天然气；消防系统前言随着我国经济的飞速发展，我国制造业对于能源的需求也与日俱增。
天然气分布式能源在我国获得了广泛的应用。
与燃煤机组相比，天然气机组虽然有效率高、污染小的优点，但由于天然气高度易燃易爆，其对于消防系统的要求远高于燃煤机组。
在LM2500+G4型燃机的透平室内部分布有较多的天然气管线，燃机在运行时管线内部的天然气压力不低于3.6Mpa，一旦管线出现破损或连接处发生松动，很可能导致天然气在透平室内部泄漏而发生爆炸。
为保证安全运行，每台燃机均需配备独立的消防系统以应对可能出现的燃气泄漏等危险情况。
1 LM2500+G4燃机消防系统简介LM2500+G4型燃机的消防系统主要由传感器、控制系统以及执行机构三个部分组成。
其中传感器分为两种，温度探测器和可燃气体探测器。
温度探测器共2个，位于燃机透平室内靠近顶部罩壳风机的位置，用来检测透平室内部温度，当温度高于设定的报警值时，触发报警信号送至消防控制系统。
5个可燃气体探测器则均匀分布在燃机透平室内多个位置，用来检测透平室内部的可燃气体浓度，当浓度高于设定的报警值时，触发报警信号送至消防控制系统。
控制系统分为通讯模块和控制模块。
通讯模块采用LON总线通讯模式，将各个传感器和控制器通过LON总线串联起来，实现数据交互。
控制模块内置有组态软件，能对各个传感器发出的信号进行汇总分析，通过组态软件中预设好的逻辑针对不同情况做出不同判断，发出相应的声光报警信号，并触发消防系统执行机构动作。
执行机构主体部分为二氧化碳释放机构，另外还配有两台位于燃机透平室外侧顶部的罩壳风机。
二氧化碳释放机构主要由4个二氧化碳钢瓶以及一系列二氧化碳阀门及管线组成，用来在消防控制系统判断发生危急情况时，向燃机透平室内部释放大量二氧化碳充满透平室以达到防止起火或爆炸的目的。
燃气轮机火灾保护系统
1燃气轮机火灾保护系统1.1. 概述燃气轮机机组的二氧化碳火灾保护系统的工作原理：将仓室内空气中氧气的含量从大气的正常含量21%减少到不足以维持燃烧所必需的水平（通常为15%），从而达到灭火的目的。
为减少氧气含量，该系统能在一分钟内将相当于或超过仓室体积34%的一定量的二氧化碳（CO2）释放到仓室中，同时，考虑到暴露于高温金属中的易燃物（在火灾扑灭后）再次复燃的可能性，该系统还提供续放系统，在较长时间内以维持空间CO2在灭火浓度，使复燃的可能性降到最低。
1.2. 功能描述和系统操作为更好的理解火灾保护系统，在以下的段落将简要说明其操作和特点。
火灾保护系统由管道分布系统组成，该管道在发生火灾时将二氧化碳由低压储存罐传输到（需要灭火的）仓室。
该低压储存罐通常位于低于基础的平台上，通过一台冷冻压缩机将饱和液态二氧化碳维持在储藏压力为300psig(21.09kg/cm2或2069kpa)，温度0°F（-18°C）。
火灾保护系统控制面板通常安在低于基础的平台上。
通过现场连接管道，将二氧化碳从低于基础的平台释放到燃机间，在燃机间该管道同基础之上的管道相连，由它将二氧化碳通过喷嘴分布到仓室内。
系统使用两套独立的分布系统：初放系统和续放系统。
在动作后数秒内，充足的二氧化碳从初放系统通入燃机间，快速建立起熄火浓度（通常为34%）。
为补偿燃机间二氧化碳的泄漏，续放系统逐渐释放出更多的二氧化碳以维持一定的浓度(通常为30%)。
二氧化碳的流量由每个仓室内初放和续放系统的释放喷嘴的孔径控制。
初放系统的(释放喷嘴)孔大，允许快速释放二氧化碳以很快达到上面提及的熄火浓度。
续放系统的(释放喷嘴)孔较小，允许相对较小的（二氧化碳）释放流量，维持熄火浓度，从而将再次起火的可能性减小到最低程度。
每台标准的燃气轮机机组有两个火灾保护区，每个区由一个初放和一个续放（系统）组成。
单轴蒸汽和燃气轮机机组的两个火灾保护区由1区燃气透平间和2区2号轴承通道组成。
燃气轮机发电机组消防系统设计探讨
部 分 发生 火灾 问题极 易 串联 未发 生火 灾 的 区域 ，为 了避 免 耐 高 温 隔 爆 型 可 燃 气 体 探 测器 。可 燃 气 体 探 测 器 设 置 两 个
在火 灾 事故 中两个 部分 出现 共 同燃 烧 的现 象 ，在 消 防设计 中 报警值 ， 低 值报警 ， 一 般选择 １ ０ ％～ ２ ０ ％， 高值停 机 ， 一 般 选
会造成发电机组的箱体内充盈可燃气体 ，并且还可能发生多 为 了保证 在 消 防事故 发生 时 系统 可 以有效 进行 报警 就要 选 用
种 可燃 气 体混 合 的现 象 ，由于发 电机 组 在运 行 的过 程 中其 温 具 有 防爆 性质 的设备 ，并 且在 设计 选 型 中需要 注 意 以下几 点 度 处 于较 高 的水 平 ， 因此极 易诱 发火 灾事 故 。 故 在 进行 消 防系 统设 计 时应 避免 采用 化 学 方法 ，以免 加
相关 的消 防系统 设计 理论 。 １ 消 防 系统 设 计 中的气体 灭火 系统的 设计 方法
报警 、 上传 、 打印 ， 充 分 保 障消 防 系统 的安全 性 、 可靠 性 、 可 追 溯 性 及 断 电状 态 消 防备用 电源 自投功 能等 一系 列基 本 消 防监
控 等功 能 。
０ ％。 需要 考 虑采 用 防火 隔断 的方 式 来 阻隔火 势 ，这 样可 以对机 组 择 ４
起到 良好 的保 护作 用 。
ｌ ＿ ３ 以燃 气 轮机发 电机组 消 防事故 特点 来设 置二 氧 化碳 喷射
时 间
氧化碳 进行 内部气 体的替 换还可以对周 边温度 进行降温控 同探 测位 置工 作 时环境 温度设 置报 警 温度值 。
制。 并 且 此系 统 的安装 成本 、 工周 期都 相较 于其 它 消 防系统
燃气-蒸汽联合循环发电厂消防设计几个问题的分析
（１）主 厂房 内机 岛 区域 的燃 气 轮 机 采 用 天然 气 作 为 燃料 ，发 电机 采用 氢 冷却 ，均 存在 火 灾危 险性 。同时 ， 由于 现场 的工 艺 流程 相 对 复 杂 且设 备 较 多 ，导致 天 然 气 与 氢气 泄 漏点 随之 增 多 ，很 有 可 能在 事 故 时 出现 大 量 的 天然 气 和 氢 气泄 漏 ，造 成 汽 机 房 的 曲 面下 积 聚 一 定 浓 度 的天 然气 和氢 气 ，遇 火 花 引 发气 体 爆 炸 火 灾 事 故 。燃 气 轮 机是 燃 机 电厂 的 核 心 ，也是 消 防保 护 的重 点 。笔 者认 为 ，在工 程 设 计 时 应严 格 遵 守 以下 几 个 原 则 ：应 设 置可 燃气 体 浓度 监测 装置 ；厂房应 设 置 泄压设 施 ；厂 房上 部 应通 风 良好 ，当采 取 机 械 排 风 时 ，应 为 防 爆 型 排 风装 置 ；机 岛部 位 的电 气 设备 、线 路 、照 明 均应 为防 爆 型 ；机 岛壳 外 应设 置 火 灾 报警 系统 及 ＣＯ。气 体 灭 火 系 统 ；钢结 构 燃 机 主厂 房 受 到 天 然 气 和 氢气 影 响 的部位 应采 取 防火 隔热 保 护措施 。
“燃 机规 范 ”规 定 ：主厂 房 的 疏 散楼 梯 不 应 少 于两 部 ，也 可为 敞开 式楼 梯 问 。但 有 的设计 中两部 疏散 楼梯 均为 敞 开式 钢梯 。笔 者认 为 ，敞开 式楼 梯 间与 敞开式 楼 梯 应 该有 区别 。但 是 “燃机 规 范 ”则 未 明确 ，且 也未 明确 楼 梯 的耐 火极 限 ，从 而造 成设 计 中的误 区 。主 厂房设 计 中应 定 为 耐火 等 级 二 级 ，相对 的疏 散 楼 梯 的 耐火 极 限 应 为不 燃烧 体 １．００ ｈ，钢梯 的耐火 极 限只有 Ｏ．２５ ｈ，钢 强度 在 ２６０～２８０ Ｃ开始 下 降 ，达到 ４５ｏ～５ＯＯ Ｃ时 ，钢 结 构 内部 再 结 晶 使强 度 急 速 下 降 ，迅 速失 去 承 载 力且 易造 成 坍塌 ，很 难保 证 人员 的安 全 疏散 。因此 ，主厂 房 疏 散楼 梯 必须 保 证 耐火 极 限不 低 于 １ ｈ且 采用 封 闭楼 梯 间 ，至少应 为 敞 开式楼 梯 间 ，楼 梯 应能 通至 各层 并 能 直通 室外 ，不 应 采用 敞开 的钢梯 。