燃烧室注水对燃气轮机运行与检修的影响探讨

燃烧室注水对燃气轮机运行与检修的影响探讨

深南电(东莞)唯美电力有限公司广东东莞523000

摘要:本文主要结合实际工作,对于燃烧室注水进行全面的论述,并且主要针对燃烧室注水对燃气轮机运行与检修所产生的各个方面的影响进行论述,提出具有针对性的改善措施,促进我国燃气轮机更好的完善和发展。

关键词:燃烧室;注水;燃气轮机;运行;检修

燃气轮机主要包括二氧化碳和一氧化碳等等,燃气轮机燃烧的效率比较高,在排气过程中,CO、UHC的含量比较低,可以选用清洁燃料,例如天然气,可以大幅度的降低SOX的排放量,但是NOX的排放量并没有得到降低。当前我国相关的环境标准,如果燃气轮机并不采取任何有效的措施,那么有关NOX的排放无法满足我国的环保要求。为了使环保的排放要求得到满足,燃气轮机需要采取各种有效的措施,本文只有介绍了利用燃烧室注水,对于燃气轮机的运行和检修所产生的影响。

一、注水对燃气轮机排放物的影响

燃气轮机排放等NOX主要是由NO、NO2等组成,其中NO所占的比重最大,具有90%以上。因为生成的机理都是各不相同的,而NOX主要是由温度型和燃料型两种类型组成而燃气轮机主要排放的是温度型的。燃气轮机在燃烧过程中,其温度比较高,对于空气当中的N2和O2会起到助燃的作用,使其可以生成NOX,成为温度型。燃料中的含氮的化合物进行燃烧,可以生成燃料型的NOX。

温度对于温度型NOX会起到很大的影响,二者之间属于指数的关系。如果温度小于1500度,就会产生很少的温度型NOX,如果温度超过1650度,那么就会加快NOX的生成。燃气轮机主要是借助向燃烧室不但是注水,从而使燃烧弹温度进行有效的降低,这样一来,NOX的生成量就会逐渐降低。燃烧室注入的水分会吸热蒸发,从而使燃烧温度降低。NOX的生成量和燃烧温度二者之间是指数的关系,因此NOX的实际生成量就会逐渐减少。与此同时,水蒸气会和氧原子进行有效的结合,从而生成氢氧根基。有效的降低氧原子的浓度。氧原子和N、N2会产生反应,生成具体的NOX,氢氧根基几乎是无法和氮产生反应,那么在一定程度上也会使NOX的生成量逐渐减少。

二、注水对燃气轮机性能产生的影响

燃气轮机注水会吸收热量,会耗费很多的热量,这样就会使燃机的热效率不断降低,可以使出力的情况进行增加。由于注水会对燃气轮机的效率产生负影响,而实际注水量主要是由NOX的实际排放量和燃机性能共同决定的。

燃气轮机注水的控制主要是由干控和湿控两个部分组成,针对干控,就是在注水的过程中,实际燃烧的温度要高于注水的保准,燃气轮机需要采取这样的模式。而湿控指的就是在注水过程中,温度要和没有注水的时候的温度保持一致,主要是在燃气轮机带尖峰符合注水中运行,主要目的就是为了使出力不断增加。

三、注水对燃气轮机检修的影响

通道部件为了免受结垢和腐蚀的作用,对于注水水质具有一定的要求,例如一些燃气轮机注水的过程中,水质要满足一定的要求,与此同时,燃料也需要满足相关的要去。但是当注水的水质达到相关的规范要求,在一些情况下,注水对于燃机的热通道部件的使用寿命还会造成不良影响。

在注水的过程中,对于燃机的热通道部件的使用寿命造成影响的主要因素就是以下这几点:

燃烧室进行注水的措施,会是压气机出口的压力不断增加,而燃烧室的压力振荡也会不断加重。产生压力振荡,会使燃烧室的寿命不断减少,热通道的磨损情况也会逐渐加重,甚至还会引发叶片振动的情况,与此同时,还会产生很大的噪音。产生压力振荡,主要是在燃烧过程中,由于压力波和燃烧放热以及声波,使能量可以互相进行传递,纵向的振荡属于低频的振荡,而径向的振荡主要就是高频的振荡。

水和烟二者的物理性质是非常不同的,在注水前和注水后,烟气和热通道之间的传热效果,是非常不同的。在注水之后,烟气和叶片的热传导系数开始发生变化,得到不断的增加,叶片壁的温度不断升高,从而使其寿命不断缩短。例如利用湿控向燃烧室当中注水,其水量占有3%的空气,而一级动叶的实际换热系数会随之增大3%,叶片壁的温度随之升高8度,直接导致叶片的使用寿命减少了将近33%。燃气轮机如果采用干控模式进行注水控制的时候,有效的将燃烧温度进行降低,这样一来,可以在最大程度上是热通道部件所受到的损害降低到最小。总而言之,在干控模式和湿控模式两种不同的模式下,对于热通道部件检修周期产生的影响也是不同的。

四、燃烧室注水过程中需要注意的问题

(一)熄火问题

燃气轮机在降速的过程中,可以尽量减少注水,或者直接关闭注水,主要是因为在注水的过程中,注入的水会将一部分热量进行吸收,这样一来,很有可能会使燃烧的火焰熄灭,从而直接导致燃气轮机发生跳机的情况。要准确的找出燃气轮机燃烧室注水最稳定的区域。

(二)喘振

在高注水比的情况下,需要对喘振的情况给予高度的关注。向燃气轮机的燃烧室注水的过程中,注入的水会吸热,从而转化成水蒸气,那么它的比容就会随之增大,容积流量也会也会逐渐增大,管路的阻力也会随之不断增加,这样一来,压气机的出口压力也会逐渐升高。针对压气机的实际运行情况,严格遵循一定的公式,对于其中的折合转速线,主要是随着压比不断增大对方向,进行有效的移动,减小喘振裕度,这样一来,就会引发喘振。燃气机在加速的过程中,应该减少注水量,或者直接将注水进行关闭,如果不这样做,就会直接引起压气机产生喘振的情况。

(三)燃料喷嘴遭到损坏

燃气轮机的注水主要是借助燃料喷嘴,燃料赔罪上具有注水喷射孔,可以将水顺利的注入到燃烧室当中,在注水的过程中,产生很大的热冲击,对燃料喷嘴造成不利的影响,如果采取间断性注水的情况,那么燃料喷嘴就会产生热疲劳。长期采用间断性注水,那么长此以往,燃料喷嘴就会受到很大的损害,其中最直接的影响就是燃料喷嘴的外旋流器会产生很多的裂纹,这样如果不受到重视,那么甚至就会直接引起更大的安全事故。

注水可以将燃气轮机的NOX排放量不断进行降低,与此同时,还会使CO、UHC的排放量不断增加,燃气轮机的实际注水量要进行综合的考虑。注水可以有效的将燃机轮机的出力进行提高,但是也会使其效率降低,注水比直接影响到性能的影响程度,注水比如果比较大,那么出力就会变得更高,降低其实际效率。注水可以使传热的系数增加,还会使燃烧室的压力振荡情况增加,使热通道的寿命不断减少,使检修周期不断缩短,这些情况都要给予高度的关注。

结束语

通过以上综合的论述,主要对燃烧室注水对燃气轮机运行产生的影响进行论述,与此同时,燃烧室注水对燃气轮机进行检修的影响也提出论述,对于其中需要注意的部分进行论述,可以起到一定的借鉴作用。

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