M251S型燃气轮机零值班燃料试验及研究
M251S型燃气轮机零值班燃料试验及研究
第24卷第2期
2011年6月
《燃气轮机技术》
GASTURBINETECHNOLOGY
Vo1.24N0.2
Jun.,2011
M251S型燃气轮机零值班燃料试验及研究
周小力,杨锐
(1.湖南涟源钢铁集团有限公司热电厂,湖南娄底417009;
2.浙江杭州汽轮机股份有限公司,杭州310022)
摘要:本文描述了涟钢应用日本三菱M251S型燃气轮机零值班燃料试验方法及取得的效果和亟待改进的
问题.
关键词:零值班燃料;试验;研究
中图分类号:TM611.24文献标识码:B文章编号:1009—2889(2011)02—0065～05
低热值高炉煤气燃气轮机为了点火和保安大多
采用值班燃料的方式.值班燃料的连续不断使用,
造成采购,使用,维护成本的增加,且因该部分的设
备故障导致停机在多个运行单位都有报道.以三菱
的M251s型燃气轮机为例:1台燃机必须采用2台
活塞式焦炉煤气(COG)压缩机或者1台螺杆式焦
炉煤气压缩机与之配套,该部分使用,维护成本较
高,且故障率也不低.为此,通过努力,涟钢与杭汽,
三菱在2010年3月15日至3月18日实施了关闭
值班焦炉煤气的零值班燃料试验.
1基本原理 1.1燃机燃烧室结构
M251S型燃机燃烧室主体构造由下列部件完成:
a.主喷嘴;b.值班喷嘴;c.燃烧筒;d.过渡段.见图1.
图1燃烧室结构图
其工作原理为:燃机具备条件时,点火栓启动高由于值班焦炉煤气点燃后火焰前温度高于600~C以
压点火装置点火,值班焦炉煤气经隔离阀和控制阀上,所以很容易直接将燃烧筒内的高炉煤气引燃,随
送入值班燃料喷嘴与压缩空气混合点燃,如果火检着高炉煤气量的提高燃机逐渐升速.
装置检测到火焰,则自动控制高炉煤气隔离阀和超1.2零值班燃料管道改进
速跳闸阀打开,高炉煤气经主喷嘴向燃烧筒供气.要实现燃机零值班燃料运行,就必须对燃料系
收稿日期:2010—07—29改稿日期:2010—10一o1
66燃气轮机技术第24卷
统进行改造,因为只是切断值班燃料供应,就会造成
燃料从喷嘴倒灌到值班燃料环形管道内燃烧,沙钢
就发生过因值班燃料管道堵塞,而烧坏了值班燃料
环形管道的实例.为此,对值班燃料管道进行了改
进(见图2),增加了高炉煤气吹扫及供阀,高炉煤气
吹扫切断阀,氮气密封阀及相关的节流装置(未在
图上标注).
氮气奄封阀放阀
嘉笏!{)一l『)禺扫切断阀上11隔离阎乐缩栅
燃烧室
\
涡轮
//
赢 乎景控制阀值班焦气'高炉煤气值班焦炉煤气一流—J———1—二i一髂蹴
就压
f
寓?怕t#茸
值班焦炉煤气环形管
2工艺管线
1.3零值班燃料控制逻辑的改进
在增加了相关阀门的同时,对燃料系统的控制
逻辑也进行了相应的修改,然后进行零值班燃料运
行的试验.燃机点火过程及投入高炉煤气也发生了
相应的变化.
当高炉煤气热值在2400kJ/m～3732kJ/rn
(标准状况下)之间时,其它辅助设备正常,燃机就
具备启动条件.启动电机运转带动燃机清吹(防止
燃烧室,余热锅炉内有煤气),此时高炉煤气吹扫及
供阀关闭,高炉煤气隔离阀打开,氮气密封阀关闭,
同时热值控制系统调整煤气热值到点火需求热值,
当清吹时间达到程序设定值时,燃机降速至610#
rain左右,值班焦炉煤气投人,点火栓进枪,COG流
量控制阀和值班焦炉煤气放散阀打开.然后打开值
班焦炉煤气隔离阀,4s后再关值班焦炉煤气放散
阀,点火,火检成功后,升速打开高炉煤气放散阀,高
炉煤气超速跳闸阀和高炉煤气隔离阀,吹扫4s后高
炉煤气放散阀关闭,主燃料投入,燃机升速,180s
后,氮气密封阀打开,燃机进入调速器控制模式.约
30min后,自动励磁系统和自动同期装置投入,开始
自动并网发电,带初始负荷1.5MW,燃机自动转入
负荷控制模式.
启动,清吹,点火,加速至3O00r/min并网燃机 转速与燃机排气温度曲线如图3.
速度曲线
/
/
——7
//温度曲线
燃火/,/
7
图3燃机转速,排气温度曲线圈
当高炉煤气热值和负荷达到试验所需的热值
和负荷时,进行零值班燃料试验:
启动"零值班燃料投入"开关,高炉煤气吹扫及
供阀打开,同时,焦炉煤气流量控制阀从原有的开度
向阀位开度25%方向关闭,然后氮气密封阀打开,
值班焦炉煤气隔离阀关闭,接着高炉煤气吹扫切断
阀关闭,值班焦炉煤气放散阀打开,至此,值班焦炉
煤气已退出,回流高炉煤气吹扫已投入.
如果需要退出零值班燃料,则只需启动"零值
班燃料退出",在焦炉煤气压力达到额定压力时,氮
气密封阀关闭,高炉煤气吹扫切断阀打开,同时,焦
炉煤气流量调节阀向对应负荷阀位开度推进,然后,
焦炉煤气放散阀关闭,焦炉煤气隔离阀打开,高炉煤
气吹扫及供阀关闭,零值班燃料退出,值班焦炉煤气
系统恢复运行.
事故状态零值班燃料燃机停机联锁的逻辑为:
高炉煤气吹扫及供阀切断,高炉煤气吹扫切断阀打
开,氮气密封阀打开4s后关闭.如果没有投零值班
燃料,由于高炉煤气吹扫及供阀切断,高炉煤气吹扫
切断阀打开,氮气密封阀关闭,则与没有实现零值班 燃料停机方式一致,关闭焦炉煤气隔离阀,焦炉煤气
流量控制阀,打开焦炉煤气放散阀.
2试验过程及数据
2.1试验数据
在燃气热值为高热值3090kJ/m一3600kJ/m
(标准状况下,文中燃气高热值数值都为标准状况
下)的范围之内,实施了从额定负荷到空负荷的零
值班煤气试验.其数据如下所示.
(1)100%负荷
在100%负荷下关闭值班焦炉煤气,将燃料热值
第2期M251S型燃气轮机零值班燃料试验及研究67
从3500kJ/m降到了3070kJ/m,低循环燃烧振动
以及BPT偏差(燃机各叶片通道温度与叶片通道温
度平均值的偏差)均在控制值以下,见图4,图5.
}3-30Hz一——Limit:2.2kPaL—c
lI
j;A1arm:i.5kPa
{{】
{I{{
图4低循环燃烧振动(旁路阀开度0%)
Alarm+30"C(Trip+60~C)
『
^aIⅢuLlI1pouL,——
图5BPT偏差
(2)75%负荷
在75%的负荷下关闭值班焦炉煤气,将燃料热
值从3400kJ/m.开始降低,当降至3200kJ/m以
下时,低循环燃烧振动的程度开始变大,见图6.
j{ ;830Hz+———～————Limit:2.2k
I
l}0i
盎l【A1arm:1.5k
_____二『￡
j{J
图6低循环燃烧振动(旁路阀开度18%)
因为加大燃烧器旁路阀开度有减少低循环燃烧
振动的趋势,所以在低热值侧打开旁路阀实施了试
验,并确认燃烧振动得到控制.在低热值侧调节燃
烧器旁路阀开度,见图7.
{I
;8瑚H…一0……1lLimit:2.2kPa-Ij
iT『I
}{rAlarm:1.5kPa
二鬻磷潮二304050
Combustorbypassvalvedemand(%)
图7相对于旁路阀开度的低循环燃烧振动(3090kJ/m)
(3)50%负荷
在50%负荷下关闭值班焦炉煤气的运行中,当
燃料热值为3400kJ/m以上时,燃烧振动和BPT
偏差均在控制值以下.在低热值侧,与75%负荷时
一
样,打开了燃烧器旁路阀进行了试验,确认燃烧振
动不存在问题.热值为3400kJ/m以及3090kJ/
m时,调节燃烧器旁路阀开度时的低循环燃烧振动
见图8,图9.
鲻
l
8-30HLimit:2.2kPa Alarm:.5kPa.
翻巍盔一r—岫穰
图8相对于旁路阀开度的低循环燃烧振动(3400kJ/m)
J=
;
Limit:2.2kPa8—3OHz
I
A1arm:.1
.5kPa
l
j醯鳝爵毳矗
l鞫
图9相对于旁路阀开度的低循环燃烧振动(3090kJ/m)
(4)25%负荷
在25%负荷下关闭值班焦炉煤气的运行中,燃
料热值为3400kJ/m以上时,燃烧振动和BFF偏
差均在控制值以下.在低热值侧,与75%负荷时一
样,打开了燃烧器旁路阀进行了试验,确认燃烧振动
不存在问题.热值为3400kJ/m以及3090kJ/m
时调节燃烧器旁路阀开度时的低循环燃烧振动见图
10,图l1.
(5)空负荷
在空负荷下关闭值班焦炉煤气的运行中,燃料
热值为3400kJ/m以上时,燃烧振动和BPT偏差
均在控制值以下.在低热值侧,与75%负荷时一
样,打开了燃烧器旁路阀进行了试验,确认燃烧振动
不存在问题.热值为3400kJ/m以及3090kJ/m
时调节燃烧器旁路阀开度时的低循环燃烧振动见图
12,图13.
浅谈燃烧式热值仪与激光式热值仪在天铁集团动力厂50兆瓦级燃气蒸
〈〉浅谈燃烧式热值仪与激光式热值仪在天铁集团动力厂50兆瓦级燃气蒸汽联合循环发电站的应用丁宇（天津天铁冶金集团有限公司动力厂，河北涉县056404）[摘要]分别从结构形式、测量原理两个方面介绍了燃烧式热值仪与激光式热值仪的特点、在应用过程中出现的问题与解决方法，同时分析了两种热值仪的优缺点。这两种热值仪配合使用可以提高煤气热值控制的精确度，从而提高了燃气轮机运行的稳定性，减少因煤气热值波动大而造成机组停机的次数，避免了能源浪费。[关键词]热值仪；精确度；稳定性；激光；高炉煤气；燃气轮机Applicationofburningcalorificvalueinstrumentandlasercalorificvalueinstrumentin50MWgas-steamcombinedcyclepowerstationofTiantieGroupPowerPlantDINGYu（TianjinTiantieMetallurgicalGroupCo.,Ltd.PowerPlant,HEBEI056404）AbstractThecharacteristicsofcombustioncalorificvalueinstrumentandlasercalorificvalueinstrumentareintroducedfromtwoaspectsofstructureformandmeasuringprinciple,andtheproblemsandsolutionsintheapplicationprocessareintroduced,andtheadvantagesanddisadvantagesofthetwokindsofcalorificvaluemetersareanalyzedatthesametime.Thecombineduseofthesetwokindsofcalorificvaluemeterscanimprovetheaccuracyofgascalorificvaluecontrol,thusimprovingthestabilityofgasturbineoperation,reducingthenumberofshutdowncausedbylargefluctuationofgascalorificvalue,andavoidingenergywaste.Keywordscalorificvaluemeter,accuracy,stability,laser,blastfurnacegas,gasturbineDOI:10.3969/j.issn.1006-110X.2019.03.010
M251S型燃气轮机出力不足故障分析及处理
M251S型燃气轮机出力不足故障分析及处理
张雪静
【摘 要】介绍了天铁动力厂M251S型燃气轮机的控制模式选择逻辑和实际生产过程中出现的燃气轮机无法加载到额定负荷的故障.对故障产生的可能的原因进行了分析,分析结果表明:燃气轮机的煤气压缩机和空气压缩机工作正常,热值仪工作异常,原因包括零点和量程校验不准、标准气体不达标以及采样气体热值超过热值仪的量程等.整改后解决了这些问题,燃气轮机恢复正常工作.
【期刊名称】《天津冶金》
【年(卷),期】2019(000)003
【总页数】4页(P22-25)
【关键词】燃气轮机;控制模式;负荷;热值仪;量程;校准
【作 者】张雪静
【作者单位】天津天铁冶金集团有限公司动力厂,河北涉县056404
【正文语种】中 文
0 引言
2017年，天铁CCPP项目建设完成后，淘汰了部分老旧、效率低下的混烧锅炉，极大地提高了煤气利用效率，进一步挖掘天铁的生产潜力，创造了更大的经济效益，总体优化了全厂能源结构。燃气轮机工艺系统的特点，决定了燃气轮机主要部件始终运行在高转速、高温、高压的环境中。为了保证各部件能够安全稳定运行，要求燃机的控制系统能够及时切换到相应的控制模式并介入控制，保证处于最恶劣工况下的部件也能够在安全边界内运行。因此，一旦测量仪表出现误差，将导致控制模式选择出现偏差，致使燃机出力无法达到额定值，影响整体联合循环热效率，甚至造成燃气轮机部件损坏。
1 燃机控制模式的选择
燃机控制模式选择基于最小值选择（见图1）确定由那种方式对机组进行控制，并输出控制信号（CSO）。最小门选择控制信号输出，通过调节燃料流量控制阀，防止过度燃烧。同时控制型号输出也会限制到一个对于无负荷燃烧运行时必须的最小值，因为这样控制，燃烧室火焰不会由于负荷瞬间变化而发生熄火现象。在升速过程中，低限制功能是被抑制的，因为从较低转速升速过程中需要增加额定转速对应的最低燃料流量。
1.1 燃料限制控制（FLCSO）
M251S型燃气轮机控制系统油漆膜的成因和防治
M251S型燃气轮机控制系统油漆膜的成因和防治
代晓光;刘广于;范晓明
【摘 要】介绍了燃气轮机控制油系统漆膜的危害,分析了漆膜产生的原因.指出对油的常规指标分析无法了解漆膜的生成趋势,而通过监测在用油的漆化倾向性指数可以有效掌握漆膜的生成情况.结合某企业M251S型燃气轮机实际情况,证明离子电荷耦合(ICB)技术对防治控制油的漆膜问题有所帮助但无法彻底解决漆膜、油泥的问题.选择采用油泥宝Revive在线清洗的方式,来彻底解决漆膜、油泥对M251S机组运行的负面影响.
【期刊名称】《冶金动力》
【年(卷),期】2019(000)006
【总页数】6页(P37-42)
【关键词】漆膜;燃气轮机;漆膜前驱物;油泥;漆膜倾向指数;MPC
【作 者】代晓光;刘广于;范晓明
【作者单位】北京首钢股份有限公司能源部,河北迁安 064400;北京首钢股份有限公司能源部,河北迁安 064400;北京首钢股份有限公司能源部,河北迁安 064400
【正文语种】中 文
【中图分类】TM314
1 M251S机组的运行问题
某厂现有2台M251S型燃机机组（以下称5万CCPP），机组分别于2013年10月份和2014年2月份投产，该机组润滑系统和液压控制系统均采用FBK GTK
32矿物透平油，投产后前两年运行较稳定，2016年开始，机组停机过程中出现阀门拒动，或阀门动作超时报警，检修发现为伺服阀阀芯表面结垢，动静部位间隙变小阀门摩擦卡涩显现。
起初，我们采取对故障阀门的伺服机构进行更换、控制油系统滤芯更换、油箱清理、控制油更换新油等措施，大部分阀门保持动作正常最多可以维持半年，个别阀门依然短期出现开停机阀门动作异常，给机组安全稳定运行带来非常大的隐患，对机组的设备管控特别被动。控制油系统问题控制系统中多根管路和阀台在机组稳定运行的情况下存在油液不能形成循环回路、困油、死油等问题。
运行3年后，2台机组液压控制系统中相继出现伺服阀组动作不灵活、卡阀等现象，导致机组开机失败、异常跳机故障。利用检修检查发现液压控制系统中存在大量油泥,见图1，控制油FBK GTK 32氧化严重是形成油泥的直接原因，而上述中的油品选择、管路设计、连续运行等都是加速透平油氧化的诱因。
液态天然气燃气轮机的燃烧动力学模拟研究
液态天然气燃气轮机的燃烧动力学模拟研究
液态天然气（LNG）是近年来备受关注的一种清洁能源，其主要成分为甲烷，具有低污染、高效率、节约能源等优势，已经成为燃料供应领域的重要角色。在燃气轮机（Gas Turbine）的应用中，LNG作为一种理想的燃料，其燃烧动力学行为受到研究者的广泛关注。本文将介绍液态天然气燃气轮机的燃烧动力学模拟研究的一些进展。
LNG燃料的属性：
LNG作为燃气轮机燃料，其流态性良好，相变过程中释放的潜热能够提高燃料的低温能量密度，其燃烧过程中产生的污染物排放极低，且相较于其他燃料更稳定、更易于运输。因此，燃气涡轮机与LNG的结合，有望成为现代清洁能源技术发展的亮点。但是，LNG燃料的燃烧动力学行为仍然存在许多未知因素，比如燃气混合物的着火点和挥发性，氧化反应的速率，以及燃烧过程中产生的多相物质的相互作用等，这些问题要求我们深入研究燃气轮机和LNG的相互作用过程，以确保其安全性、稳定性和可靠性。
LNG燃烧动力学模拟：
为了准确理解LNG燃烧的行为，理解燃气轮机的工作条件，开展燃烧动力学模拟已经成为LNG燃料技术研究中的主要方法之一。LNG燃烧动力学模拟是一种“基于物理的流固耦合数值方法”，能够实现从化学反应、火焰稳定性到污染物产生等方面的全面模拟。模拟的核心是求解包含流场、红外辐射、反应系统和多相现象的高阶方程组，要求能够处理多种气相反应和解析物质分解。LNG燃烧的数学模型需要考虑诸如流动、热传递、质量传递、化学反应、辐射等多种因素，因此它的严谨性、准确性和耗时较大。但是，通过拥有数学模型，我们可以获得详细的流场特性、火焰传播等关键燃烧参数和排放评估。
LNG燃烧动力学模拟方法： 当前LNG燃烧动力学模拟方法主要有三种：
（1）预混式模拟： Liquefied Natural Gas （LNG）在LNG燃气涡轮机中的燃烧途径主要有预混式或分步式燃烧两种。预混式燃烧是指将燃料和氧气预先混合，并在特定位置进行点火。该过程中，较低温度与大气压下预混气体的着火限制了燃烧反应的强度，这有助于控制燃料的消耗率和燃烧的有效性。同时，预混气体的热解反应可以分为两个基本阶段，即第一个阶段是燃料的蒸发（揮发）吸热，这会降低混合物的温度，直到接近燃料揮发点为止；第二个阶段是氧化反应和燃烧。通过预混式燃烧的模拟，我们可以了解燃烧过程中温度场和质量传输场的分布，以及关键参数的变化规律。
燃气轮机燃烧室柔和燃烧热力学与燃料条件的计算分析
第２３卷第４期 ２０１０年１２月 《燃气轮机技术》 ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．４ Ｄｅｅ．，２０１０
燃气轮机燃烧室柔和燃烧热力学与
燃料条件的计算分析
陈 钦 ，张哲巅 ，张佳男 一，邵卫卫 ，王 岳 ，肖云汉
（１．中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室，北京１００１９０；
２．中国科学院研究生院，北京１００１９０）
摘要：本文通过零维数值模拟，对基于烟气循环的不同级别燃气轮机燃烧室中实现柔和燃烧的条件进行了 计算分析。结果表明燃气轮机燃烧室柔和燃烧主要受回流烟气和燃料、空气的混合物温度的影响，烟气回流 起到缩短混合物点火延迟时问的作用。由于不同燃料和不同负荷条件下混合物自燃温度变化不大，柔和燃烧 具有较好的燃料适应性和变负荷性能。分析还表明未完全反应的烟气不会影响柔和燃烧工况范围。
关键词：柔和燃烧；零维模拟；自燃；点火延迟；燃气轮机燃烧室
中图分类号：ＴＫ４７３．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２８８９（２０１０）０４—００２２—０５
现代燃气轮机燃烧室普遍采用扩散燃烧配合注
人稀释剂或稀预混的方式实现低污染燃烧。然而，
扩散燃烧注入稀释剂需要系统代价，如外围设备和
效率等，稀预混燃烧需要燃料分级，控制复杂，燃料
适应性差，特别是对于含氢燃料。柔和低氧稀释燃
烧（Ｍｏｄｅｒａｔｅ ｏｒ Ｉｎｔｅｎｓｅ Ｌｏｗ—ｏｘｙｇｅｎ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ—Ｍｉｌｄ
Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）有望解决上述问题。在Ｃａｖａｌｉｅｒａ所著
的柔和燃烧综述…中，其明确定义为：进口反应物
温度高于自燃温度，而反应温升低于自燃温度的燃
烧过程。反应区温度较低，可以实现低ＮＯ 燃烧；
反应物温度高于自燃温度，则不依赖旋流等稳焰机
制使得燃烧在较大的空间发生，并且可能实现较高
的燃料适应性和变负荷性能。
该技术曾广泛应用于工业锅炉燃烧 ，采用
烟气循环和外部预热，将反应物温度预热到１０００Ｋ
某重型燃气轮机的燃烧特性分析
第２７卷第１期 ２０１４年３月 《燃气轮机技术》 ＧＡＳ ＴＵＲＢ咖ＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ Ｖ０１．２７ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．，２０１４
某重型燃气轮机的燃烧特性分析
王力军 ，杨海峰 ，孙远伟 ，阴松凯
（１．沈阳航空航天大学能源与环境学院，沈阳 １１０１３６； ２．沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳１１０１３６；
３．中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，沈阳 １１００４３）
摘要：为了深入研究某重型燃气轮机燃烧室的燃烧性能，在燃烧性能试验基础上，本文建立了包括扩压器、 旋流器、火焰筒等部件在内的环管燃烧室全尺寸ＵＧ模型和数学模型。用Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ ｋ一￡湍流模型模拟气相 湍流流动，离散项（ＤＰＭ）模型用以模拟柴油雾化颗粒的随机运动，燃烧化学反应与湍流间的耦合采用ＥＤＣ多 步反应模型预测，压力与速度耦合计算采用ＳＩＭＰＬＥ算法。在与试验相同的操作条件下，对环管燃烧室的两 相流流动、燃烧、传热过程以及燃烧性能进行了３种负荷状态下的ＣＦＤ数值模拟。计算结果与试验值相符 合。对比分析所得结论为改进燃烧室设计和燃烧室性能改善提供了依据。
关键词：重型燃气轮机；燃烧室；数值模拟；燃烧特性；燃烧性能
中图分类号：ＴＫ４７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２８８９（２０１４）Ｏ１—００２２—０５
燃气轮机燃烧室设计是一项极其复杂的系统工
程，涉及燃烧学、传热学、工程热力学，材料学等，需 要具备大量的计算和试验基础，在不断地假设、分
析、判断中，建立并优化设计方案。我国的重型燃气 轮机设计和研发与国际先进水平相比差距还很大，
在燃烧室高性能、高可靠性等方面需要做更多的研 发工作才能满足燃气轮机的需求…。重型燃气轮
机燃烧室内部的工作环境十分恶劣，要承受很大的 热负荷，高温、高速、高空气过量系数以及复杂流场
的作用，使试验测试受到复杂性、时效性、可行性和 经济性的限制，这凸显了数值设计和数值仿真的重
M251S高炉煤气用燃气轮机
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M251S高炉煤气用燃气轮机
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燃气轮机本是为燃烧天然气、液化天然气、轻油等清洁燃料而开发研制的透平产品。由于日本能源缺乏，严重依赖进口，为满足日本钢铁公司能源有效利用的需求，上世纪70年代末期开始，三菱重工与新日铁公司合作研制开发高炉煤气用燃气轮机及其联合循环电厂。2004年初，杭州汽轮机股份有限公司（HTC)着眼于公司的长远发展计划，经过周密的考察和分析，决定与日本三菱公司(MHI)在燃气轮机领域内展开合作，通过引进三菱公司燃气轮机的生产技术，扩大公司产品的覆盖领域，并进入更加高端的透平市场。
通过双方共同努力，HTC于
2005年2月与MHI联合拿到了第一个燃机项目——河北邯郸钢铁集团有限公司两台50MW等级的M251S型高炉煤气联合循环装置。
M251S型高炉煤气联合循环发电装置（CCPP），能充分体现资源的高效利用、洁净环保、以及方便提供用户对热电的需求，为钢铁厂的可持续发展提供了坚实的基础。特别在解决高炉煤气大量放散造成的污染问题上，发挥了最理想的解决方式，煤气放散量为零，使钢铁厂副产煤气的利用更加的合理和高效，同时也为钢铁厂提供大量的电能和热能。
M251S型燃气轮机功率11～32MW，联合循环功率15～50MW，高炉煤气流量在15Nm3/h左右。
该机型为1961年美国西屋MW251S燃机技术发展而来，燃烧初温在1250℃左右
M251S型高炉煤气联合循环效率大于38%，是常规锅炉发电效率的
1.5—2倍，对于钢铁企业而言，CCPP高效利用高炉煤气，且几乎不需要其他燃料助燃，完全达到国家环保要求，符合能源政策，并为节能减排作出贡献。
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同时，联合循环装置运行投资回收速度快（3~5年时间），M251S型燃气轮机的CCPP功率为50MW，年发电量可达4亿度，可获总收入近2亿元人民币，投资回收快，给企业带来可观的经济效益。
M251S型高炉煤气联合循环热电装置是国家大力提倡的节能环保项目，也是今后钢铁企业在余热利用方面的主要发展方向。
M251S型燃机电除尘与煤气含氧量上升的分析及解决方案
M251S型燃机电除尘与煤气含氧量上升的分析及解决方案
【摘 要】通过燃机电除尘装置不同状态下的实验，分析高炉煤气含氧量与电除尘的关系，采取有针对性的改进措施，消除事故隐患，延长设备寿命。
【关键词】电除尘；含氧量；解决
0 前言
燃气轮发电机组具有高效、清洁、启动快等特点，广泛应用于电网调峰，近几年来在钢铁行业装机数量逐渐上升，机组多为进口，具有自动化程度高，操作简单，但运行经验和数据较为匮乏，可以借鉴的案例非常少，面对运行维护中出现的问题需要从各个方面分析成因，找出问题的症结，然后对症下药，制定出具体的解决问题的方法。涟钢自2007年以来先后引进了3套由日本三菱重工生产的M251S型燃气轮发电机组，采用燃气蒸汽联合循环（简称CCPP）方式运行，其工艺流程是将经过电除尘装置净化除尘后的高炉煤气经煤气压缩机加压，与通过燃机同轴的空压机压缩后送至燃烧室的空气混合燃烧，生成高温、高压的气体，经燃气透平机膨胀做功，推动燃气透平带动燃机本体设备与发电机高速旋转做功；从燃气透平中排出的高温气体通过余热锅炉加热给水，产生高温、高压蒸汽驱动汽轮发电机组发电。机组运行至今，先后出现过许多典型案例，案例涉及到多个传统专业，技术涉及面广且深，因此，正确的判定案例的成因，及时消除设备隐患，直接影响到机组的安全运行和企业的经济效益。
1 含氧量与燃机要求
燃气轮发电机组对高炉煤气的要求较高，主要包括热值、压力、含氧量及其相应的波动幅度，其中煤气氧浓度的高低直接影响到电除尘装置和燃气管道的运行安全，如果高炉煤气氧浓度超过定值，在通过电除尘高压电场极易引发爆炸。为此，在电除尘装置入口前方安装了一套能连续在线测量且测量响应时间很短的氧量仪，用于实时监控高炉煤气管道中的氧浓度，测得的实时数据送往燃机控制系统进行判别，设置有预警（0.5%）、报警（1.0%）、紧急停机（1.2%）等多个级别的联锁控制逻辑，确保高炉煤气氧浓度超标时立即退出电除尘装置，联锁燃机停机。
邯钢M251S燃机运行研究与应用
菏 霸 应用方法论 １７５
邯钢Ｍ２５ １Ｓ燃机运行研究与应用
张钰海
（邯钢自动化部，河北邯郸０５６０１５）
摘要以邯钢Ｍ２５１Ｓ燃机为例，详细分析了机组运行中遇到的问题，并通过一系列解决办法，使机组在稳定运行的前提下，提高了发电
量，创造了较好的经济效益与社会效益。
关键词ＣＣＰＰ；设定热值；ＩＧＶ；效率控制
中图分类号ＴＫ 文献标识码Ａ 文章编号１６７３—９６７１一（２０１ １）０１ １－０１７５—０２
为了更好的利用富裕高炉煤气，发展循环经济，实现清洁生产为目
标，邯钢２００７年６月建成了２套４９Ｍｗ级燃气一蒸汽联合循环发电装置（以
下简称ＣＣＰＰ电站）。燃机设备采用日本三菱机组，机组型号为Ｍ２５１Ｓ。
汽轮机设备采用杭州汽轮机组，机组型号为ＮＫ５０／７１。而燃汽轮机机组
设计了速度、负荷、温度、燃料限制、煤压机防喘振控制模式，其运行
模式根据参数燃机自动进行切换。为了保护机组叶片当叶片通道温度或
排烟温度超出当前负荷情况下的设定温度燃机自动切换为温度控制模
式，进而燃机自动降负荷。造成机组（尤其是在夏季）只能在低负荷运
行，造成机组的效率降低，影响了机组的发电量。
针对这一情况，邯钢组织科技人员对整个燃烧系统以及控制系统进
行了研究优化，通过对燃机燃烧配风程序的优化，降低了燃机轮室温
度，提高了燃机加带负荷的能力；通过在保证Ｍ￥２５１吼组稳定燃烧的基
础上，降低燃机的设定热值，降低了燃机排气温度，提高了燃机负荷；
通过对燃机空气过滤器改造以及在线清洗，降低了空气过滤器压差，稳
定了燃机空压机人口压力，提高了燃机转子冷却空气的纯度，提高了燃
机叶片的冷却效果，进而提高了燃机的负荷率。通过降低燃机值班焦炉
煤气流量，进而降低了Ｍ２５１Ｓ煤气的入热比，降低了燃机的轮室温度，
提升了燃机的负荷率。通过采取各种措施保障煤压机在高效率点运行，
整体上稳定了机组的效率。通过以上几点的优化及改造提高了燃机的负
燃气轮机双燃料燃烧器特性数值模拟及其试验的研究
Thesis Submitted to Shanghai Jiao Tong University
for the Degree of Engineering Master
NUMERICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON THE
PERFORMANCE OF A GAS TURBINE DUAL-FUEL
BURNER
M.D. Candidate： ZHANG Dongfang
Supervisor（I）： ZANG Shusheng
Supervisor（II）： HUANG Zhihui
Speciality： Power Engineering
School of Mechanical Engineering
Shanghai Jiaotong University
Shanghai,P.R.China
June, 2013 上海交通大学
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立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论
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的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本
人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:根本比务
日期:加n
年4
月I
0
日上海交通大学
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本学位论文属于，
不保密囚。J
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学位论文作者签名:
接协若
日期:加;年9
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日指导教师签名:‘
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臼期:如
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\日上海交通大学工程硕士学位论文 摘要