張 衛(wèi)

（浙江浙能金華燃機(jī)發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江金華 321025）

0 引言

某燃機(jī)電廠2014 年7 月22 日通過(guò)168 h 試運(yùn)轉(zhuǎn)商業(yè)運(yùn)行，該型燃機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的三菱M701F4 型燃?xì)廨啓C(jī)。

1 燃燒器改造升級(jí)的必要性

M701F4 燃機(jī)的壓氣機(jī)、燃燒室和透平為燃?xì)廨啓C(jī)三大部件，其中燃燒器是燃燒室的主要部件。燃燒室內(nèi)燃燒溫度高達(dá)1400 ℃，其冷卻效果直接影響機(jī)組燃燒效率和排放，以及機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)廠家維護(hù)手冊(cè)要求，機(jī)組運(yùn)行每12 000 EOH必須檢查燃燒器。

（1）燃機(jī)目前使用的燃燒器噴嘴是傳統(tǒng)型噴嘴。2015 年以來(lái)國(guó)內(nèi)的F4 型燃機(jī)陸續(xù)開(kāi)始進(jìn)入首次C 檢，根據(jù)廠家技術(shù)函和檢修現(xiàn)場(chǎng)信息反饋，多臺(tái)機(jī)組已發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)型燃燒器輔助噴嘴燃料比較低，先端部溫度較高，先端均存在不同程度的高溫氧化減肉現(xiàn)象（圖1）。高負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，減肉會(huì)發(fā)展，容易造成機(jī)組燃燒不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組遮斷，熱通道部件損壞。新型的輔助噴嘴，可以降低噴嘴先端的金屬溫度，提升運(yùn)行可靠性，降低噴嘴維護(hù)成本，如圖2 所示。

圖1 先端部的高溫氧化減肉現(xiàn)象

（2）新型輔助噴嘴降低機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)NOx的排放量。值班燃料噴嘴按擴(kuò)散燃燒使用大約5%天然氣的情況下保持火焰穩(wěn)定，其余天然氣供給主燃料噴嘴和頂環(huán)燃料噴嘴。主燃料噴嘴和頂環(huán)燃料噴嘴通過(guò)空氣與天然氣預(yù)混合在燃燒器中形成均勻低溫火焰。新型輔助噴嘴向噴嘴先端部提供氣模空氣，從而抑制碳附著現(xiàn)象產(chǎn)生，可以提升噴嘴可靠性和緩和對(duì)后流側(cè)的影響。NOx生成量可明顯減少，一定程度上解決1#機(jī)組在開(kāi)機(jī)時(shí)NOx超標(biāo)現(xiàn)象，同時(shí)提高燃燒器的使用壽命。

除去燃燒器外，燃燒室另外兩大部件火焰筒（內(nèi)筒）、過(guò)渡段（尾筒）MHPS 也采取了最新材料和冷卻技術(shù)，保證機(jī)組最大壽命周期一起更換改造升級(jí)。改造后的過(guò)渡段側(cè)密封更加合理，解決過(guò)渡段漏氣現(xiàn)象，提高安全性和經(jīng)濟(jì)性。

最大程度保證燃機(jī)透平的安全性能。高溫的燃?xì)夥€(wěn)定是保證燃機(jī)三級(jí)透平的重要保證，通過(guò)改造能提高燃燒的穩(wěn)定性能。三級(jí)透平的總造價(jià)高達(dá)1.4 億元人民幣，占燃機(jī)總費(fèi)用的70%。其中兄弟電廠出現(xiàn)透平涂層脫落或損壞現(xiàn)象，葉片燒損嚴(yán)重。保證聯(lián)合循環(huán)效率前提下，提高聯(lián)合循環(huán)出力。經(jīng)過(guò)燃燒器改造，IGV 控制優(yōu)化、TCA 流量?jī)?yōu)化、旁通閥（主A、值班噴嘴）控制優(yōu)化，在現(xiàn)有聯(lián)合循環(huán)效率下，可以提高機(jī)組總出力，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

2 燃燒器改造的可行性

為確保機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，三菱公司開(kāi)發(fā)出具有良好性能的燃燒器，可以延長(zhǎng)燃燒器壽命周期，并且在壽命周期內(nèi)成本最小化。同時(shí)新型燃燒器部件價(jià)格與舊型燃燒器價(jià)格等同，三菱提供二級(jí)燃料噴嘴免費(fèi)升級(jí)服務(wù)。

（1）燃燒器輔助噴嘴采用改善的冷卻強(qiáng)化型輔助噴嘴，改善冷卻效果，減少出現(xiàn)裂紋的可能性。

（2）燃燒器內(nèi)筒采用更加先進(jìn)、焊接性?xún)?yōu)越、高強(qiáng)度材料的HASTELLOY-X 鎳基耐蝕合金。

（3）燃燒器尾筒采用高溫強(qiáng)度和維修性兼優(yōu)的TOMILLOY材料，為提升高溫強(qiáng)度，通過(guò)添加Al、Ti，提升了HASTELLOY-X材料的析出效果，增加了Mo、W、Co 的總量等，強(qiáng)化了固溶、提升了高溫強(qiáng)度，具體蠕變溫度增加50 ℃，LCF（多因素鎳基單晶合金）壽命和耐氧化性大大提高。

（4）燃燒器采用成熟的熱處理技術(shù)，使材料可恢復(fù)蠕變強(qiáng)度增強(qiáng)，延長(zhǎng)燃燒器使用壽命，降低成本。改造后可以增加燃燒穩(wěn)定性，NOx排放更加環(huán)保。

圖2 新型冷卻強(qiáng)化型輔助噴嘴

（5）先進(jìn)的TBC 涂層和高性能的冷卻技術(shù)和空力技術(shù)在改造的燃燒器上得到更深入應(yīng)用。

據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)M701F4 型燃機(jī)已有十幾臺(tái)燃燒器部件改造成功的實(shí)機(jī)驗(yàn)證，在商業(yè)運(yùn)行模式下可以確保機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3 燃燒器升級(jí)改造費(fèi)用經(jīng)濟(jì)分析

通過(guò)對(duì)燃燒器部件改造，可以有效地降低燃機(jī)運(yùn)行時(shí)燃料噴嘴先端的金屬溫度，改善火焰筒和過(guò)渡段涂層，從而提高其使用周期，提升其可靠性，從而保證燃機(jī)在壽命期內(nèi)的長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行。降低NOx排放，延長(zhǎng)機(jī)組檢修EOH 小時(shí)數(shù)，降低維護(hù)成本。在保證現(xiàn)有效率和同等環(huán)境溫度前提下，提高機(jī)組總出力。