張莉

摘 要：本文以目前國內(nèi)9F燃機(jī)使用最多DLN-2.0+燃燒系統(tǒng)為例，結(jié)合某電廠燃燒調(diào)整情況，詳細(xì)介紹下燃燒調(diào)整的過程和原理。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；DLN燃燒系統(tǒng)；DLN-2.0+型燃燒器；燃燒調(diào)整

現(xiàn)在國家對環(huán)境保護(hù)問題的愈發(fā)重視，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠為了達(dá)到國家對于排放指標(biāo)的要求，紛紛選擇干式低NOX燃燒系統(tǒng)，例如通用電氣公司為此研發(fā)出了DLN燃燒系統(tǒng)，包括DLN-1.0，DLN-2.0，DLN-2.0+，DLN-2.6，DLN-2.6+，DLN-2.5H，分別針對不同GE型號的燃?xì)廨啓C(jī)，其他燃機(jī)廠商也紛紛推出自己的低排放燃燒系統(tǒng)。該類燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)都是采取貧氧-預(yù)混燃燒模式，這種燃燒模式的主要問題就是燃燒不穩(wěn)定，對燃料量和氧量的配比有嚴(yán)格的要求，所以DLN燃燒系統(tǒng)在投產(chǎn)前或檢修后都要進(jìn)行燃燒調(diào)整。

一、燃燒調(diào)整相關(guān)工作

（一）設(shè)備安裝

首先是燃燒調(diào)整試驗(yàn)設(shè)備的安裝，該部分設(shè)備的核心是動(dòng)態(tài)壓力傳感器，使用的是壓阻式傳感器，其由外殼、膜片和引線組成，膜片是核心，一般由硅材料組成，其上有4個(gè)相等的電阻連接而成的惠斯登電橋，再與外引線連接。膜片兩側(cè)分別是高、低壓腔，低壓腔通常與大氣相連。當(dāng)膜片兩側(cè)的壓力差發(fā)生變化時(shí)，膜片上會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致電阻發(fā)生變化，電橋失去平衡，輸出電壓，電壓大小反映了膜片兩側(cè)的壓差，從而測量出燃燒器內(nèi)部因?yàn)槿紵a(chǎn)生的脈動(dòng)壓力。

（二）天然氣供給系統(tǒng)概述

DLN-2.0+燃?xì)庀到y(tǒng)有三條天然氣管路，分別由三個(gè)控制閥控制：擴(kuò)散閥DGCV（簡稱D5）、預(yù)混閥PM4 GCV（簡稱PM4）、預(yù)混閥PM1 GCV（簡稱PM1），隨著燃機(jī)負(fù)荷的增加，在TTRF1（燃燒基準(zhǔn)溫度）達(dá)到設(shè)定的定值時(shí)，三個(gè)控制閥相互配合打開或關(guān)閉，以達(dá)到所需要的燃燒模式，主要有五種燃燒模式：擴(kuò)散燃燒模式（D5）、亞先導(dǎo)預(yù)混模式（D5+PM1，SPPM）、先導(dǎo)預(yù)混模式（D5+PM1+PM4，PPM）、預(yù)混模式（PM1+PM4，PM）、跳閘模式（PM1），這部分內(nèi)容在很多書籍和文章中均有介紹，在此不再詳述。燃燒調(diào)整的手段就是在三個(gè)控制閥之間合理地分配燃料比，在滿足排放目標(biāo)的前提下確保燃燒具有足夠的穩(wěn)定性，換句話說是在機(jī)組安全性和低排放目標(biāo)之間尋找一個(gè)合適的平衡點(diǎn)。

（三）燃料分配說明

SPPM時(shí)的D5擴(kuò)散燃燒流量基準(zhǔn)FXSG1_L、 PPM時(shí)的D5擴(kuò)散燃燒流量基準(zhǔn)FXSG1_H、 PPM時(shí)的PM1流量基準(zhǔn)FXSG2_H、 PM時(shí)的PM1流量基準(zhǔn)FXSG2_M（其余都分配給PM4，所以只調(diào)整PM1就可以了）。如PPM方式下（D5+PM1+PM4）：若D5占25%FSR，PM1與PM4的比例FXKSG2_H為20/80，則PM1=20*（100-25）=15%，PM4=100-25-15=60%。PM方式下（PM1+PM4）：若PM1與PM4比例FXKSG2_M為20/80，則PM1=20%，PM4=80%。

（四）燃燒調(diào)整控制指標(biāo)

對于一個(gè)確定的燃燒系統(tǒng)，從燃燒調(diào)整的角度來看，我們只能在SPPM，PPM，PM的模式下進(jìn)行燃料的調(diào)整分配，而觀察某個(gè)燃燒工況是否需要調(diào)整主要看2個(gè)指標(biāo)，排放物（NOX、CO）和火焰筒的脈動(dòng)壓力，火焰筒的脈動(dòng)壓力是衡量燃燒穩(wěn)定性的指標(biāo)，GE的手冊中對這兩種指標(biāo)有明確要求。

（五）采集數(shù)據(jù)處理

在試驗(yàn)過程中，動(dòng)態(tài)壓力傳感器采集的信號是時(shí)域信號，但時(shí)域信號用來表示信號的頻域結(jié)構(gòu)和各頻率成分的幅值大小很困難（燃燒產(chǎn)生的是寬頻信號），一般在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的過程，多采用頻域表示方法，用頻率作為獨(dú)立變量，來表示幅值、相位和頻率三者之間的關(guān)系。所以在實(shí)際燃燒調(diào)整采集的信號都要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將采集的脈動(dòng)壓力信號進(jìn)行FFT（快速傅立葉變換）變換將時(shí)域信號轉(zhuǎn)換成頻域信號，燃燒調(diào)整軟件將燃燒信號分成了三個(gè)頻率段：PK1（低頻<100HZ）、PK2（中頻100-300HZ）、PK3（高頻300-450HZ），以下是某9F機(jī)組的燃燒壓力脈動(dòng)信號處理過程，在處理過程中，通過設(shè)置軟件的參數(shù)，可以將某些高頻干擾信號剔除掉，保證信號分析的準(zhǔn)確性。

二、燃燒調(diào)整實(shí)例

（一）試驗(yàn)步驟

以某廠的設(shè)定參數(shù)為例，試驗(yàn)分幾個(gè)階段，第一階段：首先手動(dòng)逐漸增加負(fù)荷至基本負(fù)荷，在由先導(dǎo)預(yù)混模式（PPM）進(jìn)入預(yù)混模式（PM）之前，通過強(qiáng)制L26FMX1為0，使機(jī)組不進(jìn)入預(yù)混模式狀態(tài)，在先導(dǎo)預(yù)混模式狀態(tài)下進(jìn)入基本負(fù)荷（BASE LOAD），使三個(gè)燃料噴嘴都參加燃燒，使整個(gè)燃燒系統(tǒng)能夠充分預(yù)熱，并通過采集的燃燒脈動(dòng)壓力信號觀察燃燒穩(wěn)定性。先導(dǎo)預(yù)混燃燒模式（PPM）是一種燃燒強(qiáng)度比較大的模式，穩(wěn)定性較強(qiáng)，但這種模式的火焰長度較長，燃燒溫度較高，對火焰筒和透平的壽命損耗較大，所以盡量不要在這種模式下長時(shí)間運(yùn)行。

第二階段：降負(fù)荷至預(yù)混模式切換點(diǎn)以下，解除L26FMX1強(qiáng)制，重新增/減負(fù)荷，觀察PPM模式和PM模式之間的切換是否正常，然后再升負(fù)荷至Base Load。

第三階段：選擇負(fù)荷點(diǎn)，記錄相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對照GE公司的技術(shù)規(guī)范，看是否滿足規(guī)范，不滿足則調(diào)整相應(yīng)的燃料基準(zhǔn)值，再重新記錄觀察，有時(shí)需要多次調(diào)整，以得到最佳燃燒工況。

（二）實(shí)際調(diào)整操作

下圖是燃燒調(diào)整前的某個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)：

從上述數(shù)據(jù)可以看出來（Under 2psi=33%），多個(gè)點(diǎn)燃燒脈動(dòng)壓力超限，需要進(jìn)行燃燒調(diào)整，將該模式下D5的燃料基準(zhǔn)FXKSG1_H_0[2]的設(shè)定值由56%改為58%，然后穩(wěn)定燃燒10分鐘后的記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過兩組數(shù)據(jù)比較得出，經(jīng)過燃燒調(diào)整后，燃燒脈動(dòng)壓力超限的現(xiàn)象消失，說明燃燒情況比較穩(wěn)定，燃燒調(diào)整是有效的。