胡有福

（柳州市新和剛電力有限責任公司 廣西柳州市 545002）

燃機煤氣環(huán)管臟污對燃燒系統(tǒng)影響及清洗工藝的分析

胡有福

（柳州市新和剛電力有限責任公司 廣西柳州市 545002）

燃機煤氣環(huán)管臟污對燃燒系統(tǒng)具有破壞性的影響，直接關(guān)系到燃機的運行安全，在本文中，筆者結(jié)合實踐經(jīng)驗，深入分析了燃機煤氣環(huán)管臟污對燃燒系統(tǒng)的影響及清洗工藝，以供參考。

臟污；燃燒系統(tǒng)；清洗

1 前言

公司運行的兩臺燃機（1#為PG5361P型，2#為PG6551B型），經(jīng)深圳南港公司設(shè)計改造后，均以燒焦爐煤氣為主，高壓煤氣母管引至氣體閥站，經(jīng)組合閥調(diào)節(jié)控制后送至輪機間煤氣環(huán)管，煤氣環(huán)管經(jīng)10支煤氣支管接入燃氣噴嘴，送入10個火焰筒進行燃燒。煤氣環(huán)管采用5寸不銹鋼管環(huán)形布置于壓氣機外殼處，支管采用硬管焊接法蘭連接（1#燃機）或不銹鋼軟管焊接法蘭連接（2#燃機），因輪機間空間狹窄，臟污后極難拆卸檢修清理，只能待機組大修時輪機間吊頂蓋方可進行拆卸檢修清洗。

2 存在的問題

煤氣環(huán)管大修清洗后，燃機持續(xù)運行7、8個月時間時，檢查發(fā)現(xiàn)煤氣環(huán)管內(nèi)側(cè)壁焦化結(jié)垢物，雖環(huán)管底部加裝有排污罐，只能收集小部份焦垢物，環(huán)管底部，進氣口對面?zhèn)?，均檢查對比發(fā)現(xiàn)結(jié)焦垢較厚，臟污焦垢物積多時極易出現(xiàn)以下故障，制約運行安全及運行效益。

（1）環(huán)管臟污后，引起環(huán)管內(nèi)氣壓及流速，燃燒分散度數(shù)據(jù)異常，明顯存在高、低溫區(qū)，限制機組運行負荷，極不經(jīng)濟。經(jīng)對比數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高溫區(qū)出現(xiàn)在環(huán)管的進氣口側(cè)，而低溫區(qū)出現(xiàn)在環(huán)管底部或進氣口對面?zhèn)任恢?，與環(huán)管臟污堵塞處位置基本對應(yīng)。

（2）環(huán)管臟污阻流時，造成經(jīng)10支煤氣支管進入燃燒室氣量不均勻，相鄰燃燒室燃燒過程存在壓差，引起高溫火焰長期串燃在聯(lián)焰管處，直接燒壞聯(lián)焰管、火焰筒等熱通道部件（1#燃機發(fā)現(xiàn)多起聯(lián)焰管、火焰筒燒損故障）。

（3）環(huán)管臟污，冷態(tài)啟機后，在切氣運行時，松脫的塊粒狀焦垢物極易堵塞噴嘴總成的旋流器氣孔；同樣，臟污狀態(tài)長期運行時，帶入的焦化物粘在噴嘴總成的燃氣通道內(nèi)壁處，停機后處于該處的焦化物易流掛固化封堵燃氣通道氣孔。啟機切氣運行時，因某個噴嘴堵塞嚴重，造成單點溫度超低，分散度數(shù)值偏大，很低負荷即達分散度允許值，機組無法提升負荷。

（4）因燃燒分散度偏高，說明引入一噴、一動的高溫燃氣溫度不均勻，嚴重影響熱通道部件運行壽命及運行安全，當監(jiān)測分散度數(shù)據(jù)超過允許值、及其它燃燒故障條件檢測到、機組將以燃燒故障啟動遮斷跳停保護程序，跳停機組。

（5）環(huán)管臟污周期與機組大修周期不同，環(huán)管臟污一般在運行8個月后就存在，而機組大修時間間隔一般為2.5年，機組一個大修周期內(nèi)約有2/3時間是在臟污狀態(tài)下運行，因此，需考慮平時的小修周期內(nèi)如何進行環(huán)管臟污物檢查及清理。

3 處理措施

機組小修狀態(tài)，環(huán)管整體拆卸清理實施開展不了，因而考慮隔離環(huán)管進行化學溶液循環(huán)沖洗，具體管路隔離及聯(lián)接見圖1。

（1）化學清洗液選擇固立脫，按1：10稀釋配液；

（2）清洗工藝流程：

①機組停機自然冷機10h后，對環(huán)管氮氣清吹掃干凈，待拆支管。

②拆卸下10支煤氣支管（拆前做好安裝位置及序號標記），對環(huán)管進氣口法蘭進行堵板安裝，在進、回水小法蘭處對環(huán)管進行堵板隔離。

③按圖管線示意圖安裝清洗泵、排污管、加熱器等設(shè)備，并進行氣密性檢查，尤其是在輪機間處法蘭接口，軟管接頭處不能存在泄漏。

④清洗過程：先引熱水啟泵對環(huán)管進行加熱，加入自來水控制水溫在60℃以下，熱水在環(huán)管內(nèi)循環(huán)以使整個金屬環(huán)管升溫至50℃——開啟底部排污閥排掉沖刷脫落的塊狀焦垢物——排干凈后，關(guān)閉底部排污閥，重新加入熱水及化學溶劑，按大于（1：10）比例配液——化學溶液循環(huán)溶解清洗約36h，其間每循環(huán)4h停1h，對溫度控制在60℃左右，采取補充熱水及開加熱器措施，當發(fā)現(xiàn)溶液臟污物濃度較高時可從底部排污水并收集處理，另行加注熱水及固立脫溶劑——清洗36h后，停泵，對環(huán)管內(nèi)污水收集處理，完成后加注清水進行循環(huán)，同時稍開底部排污閥排污水，循環(huán)至水清為止，清洗結(jié)束。

⑤拆管及人工清除：清洗結(jié)束，從底部排污閥排盡清水后，先拆上部堵板，人工引清洗機水對環(huán)管內(nèi)壁進行沖刷水沖洗（水壓0.3～0.4MPa），清除粘附的殘留焦塊物。

⑥清水沖洗干凈后，拆環(huán)管上的進氣堵板、隔離堵板，更換新的金屬墊子重新回裝好，操作氮氣對環(huán)管清吹5次。

⑦外觀檢查好，回裝清洗后的煤氣支管，注意對環(huán)管側(cè)的金屬墊子放正安裝；對噴嘴總成重新回裝好。

4 環(huán)管清洗聯(lián)接示意圖（如圖1）

圖1 環(huán)管清洗聯(lián)接示意圖

5 環(huán)管清洗后效果

公司兩臺燃機在2015年度相繼開展了環(huán)管清洗檢修施工，在1#燃機環(huán)管清洗中（8月27日），發(fā)現(xiàn)環(huán)管底部相對較臟，整個環(huán)管通徑底部焦化沉淀物堵塞約1/3。1#燃機燃燒分散度在清洗完后，整個低溫區(qū)有較好改善，較好的控制燃燒分散度，負荷提升不受影響；對于2#燃機，清洗時環(huán)管臟污程度相對較輕，清洗后相對低溫區(qū)雖有所改善，但因存在局部的高、低溫區(qū)（原因不明，待查），在某個負荷節(jié)點較快拉升分散度，嚴重制約負荷的提升。

在相近運行環(huán)境、相同負荷條件下對1#燃機燃燒工況進行數(shù)據(jù)對比：

清洗后燃燒分散度數(shù)據(jù)：15.1MW，分散度19.7（如圖2）。

清洗前燃燒分散度數(shù)據(jù)：14.9MW，分散度41.6（如圖3）。

6 改進措施

通過此次環(huán)管清洗，1#燃機燃燒分散度得以較好解決，2#燃機因存在其它未明原因影響，存在局部高、低溫點，分散度處于高位；總結(jié)此次施工清洗實情，待改進措施有以下幾點：

（1）對2#燃機需多個部位檢查，如噴嘴總成、煤氣支管、聯(lián)焰管等開展詳查，找出局部高、低溫點的原因，盡快解決分散度偏高問題。

（2）兩臺燃機環(huán)管建議一年實施化學清洗一次，相關(guān)的材料附件清洗整理入庫備用。

（3）對于彎頭過多的煤氣支管擇機改造，降低氣流阻力及焦化物結(jié)垢量；針對底部焦垢物運行在線收集罐，進氣口過小，易堵塞影響運行狀態(tài)收集效果，擇機改用1寸管（現(xiàn)1/2寸），增加在線運行收集量。

圖2 清洗后燃燒分散度數(shù)據(jù)

（4）建議在環(huán)管底部安裝一組法蘭，使一段約700mm長的環(huán)管變?yōu)榭刹鹗?，時間短的檢修可拆開進行物理清理。

圖3 清洗前燃燒分散度數(shù)據(jù)

[1]徐綱，房愛兵，雷宇，俞鑌，劉慶國，聶超群，黃偉光.燃氣輪機中熱值合成氣燃燒室改造技術(shù)——現(xiàn)場調(diào)試與考核[J].工程熱物理學報，2007（06）.

[2]劉聰.不同進氣環(huán)境下微型燃氣輪機燃燒及污染物排放特性研究[D].中國礦業(yè)大學，2015.

TK17

A

1004-7344（2016）07-0236-02

2016-2-9

胡有福（1974-），助理工程師，中專，從事燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠運行、檢修技術(shù)管理工作。