蔡俊宏

1 概述

寶鋼電廠羅涇分廠裝備了2臺通用電氣PG9171E改進型燃氣輪機機組，該機組燃料為中低熱值的蘭炭尾氣，其熱值約為6900 kJ/m3。單臺燃氣輪機額定出力為134 MW,扣除煤氣壓縮機耗功34 MW，單機出力100 MW。機組的主要燃料為淖毛湖產(chǎn)業(yè)聚集園區(qū)各蘭炭廠副產(chǎn)品蘭炭尾氣，清油作為啟動燃料使用，在機組達到30 MW時，清油逐漸退出燃燒系統(tǒng)，煤氣逐漸進入燃燒系統(tǒng)，實現(xiàn)帶負荷燃料切換[1]。為了能夠使得燃氣輪機能夠燃燒輕油燃料，該機組設(shè)置了一套霧化空氣系統(tǒng)，霧化空氣由燃料噴嘴按照一定方式噴射進入燃燒室，對進入噴嘴的清油進行霧化，使輕油燃料由油滴進一步破碎成油霧。這樣便可以顯著提高點火成功率及燃燒效率，也有效的避免了高溫燃氣通道部件被局部燒損的情況[2]。

燃氣輪機霧化空氣系統(tǒng)設(shè)置了兩臺霧化空氣壓縮機，燃氣輪機在啟動階段（≤60%額定轉(zhuǎn)速），輔助空氣壓縮機CA1運行，霧化空氣通過旁路進入主霧化空氣壓縮機CA1運行，此時系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)見表1所示。

表1 啟動初期霧化空氣系統(tǒng)各設(shè)備狀態(tài)

當燃氣輪機轉(zhuǎn)速＞60%額定轉(zhuǎn)速時，輔助空氣壓縮機CA1停止運行，霧化空氣通過主路進入主霧化空氣壓縮機，此時系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)見表2。

如圖1所示，在機組啟動階段，輔助霧化空氣壓縮機CA2運行，主霧化空氣逆止門NRV101閥后壓力大于閥前壓力，主霧化空氣逆止門關(guān)閉。當燃機轉(zhuǎn)速＞60%額定轉(zhuǎn)速時，輔助霧化空氣壓縮機CA2運行，主霧化空氣逆止門閥前壓力大于閥后壓力，依靠CPD排氣壓力控制主霧化逆止門自動打開，霧化空氣通過主霧化空氣壓縮機進入燃料噴嘴，以滿足輕油燃料霧化之用。

表2 轉(zhuǎn)速＞60%額定轉(zhuǎn)速霧化空氣系統(tǒng)各設(shè)備狀態(tài)

圖1 輔助霧化空氣壓縮機啟停程序

2 事故經(jīng)過

事故發(fā)生在8月26日19點04分，2號機組處于調(diào)試啟動階段。機組輕油點火成功，成功升速到1800 r/min（額定轉(zhuǎn)速的60%），此時輕油流量為1.99lbs/s,FSR為7.71%，l4ab1x指令置0，輔助霧化空氣壓縮機CA2停用，CPD排氣壓力為14.341psi，主霧化空氣壓縮機出口壓AAP4A為15.151psi，主霧化空氣壓縮機壓比AAPR為1.032，主霧化空氣壓比保護動作，機組主保護L4由1置為0，主保護L4T由0置為1，機組脫扣，啟動失敗。經(jīng)過排查，在霧化空氣壓縮機停用后，閥門VA22-1A隨即關(guān)閉，輔助霧化空氣壓縮機出口逆止門NRV201閥后壓力大于閥前壓力，閥門關(guān)閉。主霧化空氣進口逆止門NRV101閥后壓力大于閥前壓力，閥門打開，壓氣機排氣通過主霧化空氣壓縮機CA1進行壓縮，從而進入到燃料系統(tǒng)進行對輕油進行霧化。正常運行工況下，CPD排氣壓力為14.3psi左右，主霧化空氣壓縮機出口壓力AAP4A為17.4psi。主霧化空氣壓縮機出口壓力小于正常工況，現(xiàn)場無明顯漏點，霧化空氣回流閥VA18-1閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，通過分析說明，主霧化空氣進口逆止門NRV101卡澀。

燃機達到盤車轉(zhuǎn)速后，將主霧化空氣進口逆止門NRV101拆除進行檢查，發(fā)現(xiàn)閥瓣和閥體密封面緊密連接在一起，使用榔頭將閥瓣打開，現(xiàn)場檢修人員對閥門閥瓣及閥體密封面進行了研磨，并在密封面涂潤滑油脂，離線動作閥門正常，進行回裝。機組于第二日早8點再次啟動一次成功，本次搶修流程持續(xù)了12各小時左右，蘭炭尾氣放散量達到160萬m3,損失電量約為128萬kWh,，損失非常巨大。

3 事故分析

霧化空氣系統(tǒng)在燃機整個工藝系統(tǒng)中承擔對輕油燃料霧化、燃燒煤氣狀態(tài)下輕油噴嘴冷卻重要作用。在機組啟動階段由于轉(zhuǎn)速較低，由輔助齒輪箱驅(qū)動的主霧化空氣壓縮機CA1無法提供足夠的霧化空氣，為了機組在點火成功及維持正常燃燒，霧化空氣系統(tǒng)設(shè)置了一套并聯(lián)的輔助霧化空氣系統(tǒng)。當機組達到額定轉(zhuǎn)速的60%以上時，主霧化空氣壓縮機CA1的流量幾乎與輔助霧化空氣壓縮機CA2額定最大流量相等，輔助霧化空氣壓縮機CA2無法滿足主霧化空氣壓縮機CA1流量要求，MARK VI控制系統(tǒng)閥指令L4AB1X置0，輔助霧化空氣壓縮機停用，輔助霧化空氣壓縮機進口閥VA22-1及輔助霧化空氣壓縮機出口逆止門NRV201關(guān)閉，主霧化空氣進口逆止門NRV101打開。當燃用輕油燃料時，霧化空氣旁路閥VA18-1及VA19-1關(guān)閉，當燃用蘭炭尾氣燃料時，霧化空氣旁路閥VA18-1及輕吹閥VA19-1打開，對輕油燃料噴嘴進行冷卻。

主霧化空氣逆止門結(jié)果如圖2，此逆止門閥瓣為空心結(jié)構(gòu)，在機組運行期間，閥門閥瓣和閥體受熱膨脹系數(shù)不一致。由于閥瓣為空心結(jié)構(gòu)，熱膨脹比較快，而閥門本體熱膨脹比較慢，此次啟動前機組由于其他原因剛跳機，主霧化空氣逆止門處于熱態(tài)，閥瓣卡在閥門本體密封面上，1號機組也多次發(fā)生機組啟動跳機后第二次啟動霧化空氣壓比低跳機的事件。

圖2 主霧化空氣逆止門結(jié)構(gòu)輕吹閥

4 霧化空氣系統(tǒng)改進措施

針對主霧化空氣逆止門由于熱膨脹不一致導(dǎo)致機組脫扣不受控因素，提出改進措施如下：

（1）在主霧化空氣逆止門NRV101附近加裝一路儀用氣，在機組停機或者啟動失敗后將改路儀用氣打開對閥瓣進行冷卻，確保閥門能夠快速冷卻，減少閥瓣和閥門卡澀到一起的可能性。

（2）改變主霧化空氣逆止門結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，閥瓣及閥門本體使用膨脹系數(shù)接近一致的材質(zhì)。同時逆止門外部增加人工操作手柄，在機組啟動前對該閥門進行例行動作實驗，并將該要求寫進運行規(guī)程。

（3）利用機組檢修期間，定期安排對該閥門密封面清理檢查工作，同時在密封面處涂潤滑油脂，確保其動作靈活。

5 結(jié)論

主霧化空氣逆止門只要保證閥門動作正常即可，上述措施正是圍繞這個原則進行制定的。

主霧化空氣逆止門為GE公司設(shè)計的產(chǎn)品，在多個電廠出現(xiàn)類似問題，還需要在進一步的生產(chǎn)實踐中加以完善和優(yōu)化。

[1]楊順虎.燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運行[M].北京：中國電力出版社，2013.213.

[2]張啟升.PG6581B-L燃氣輪機霧化空氣系統(tǒng)常見故障分析及解決方案.燃氣輪機技術(shù).