CN109162814A - 一种dln-2.6燃烧系统燃烧调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种DLN‑2.6燃烧系统燃烧调整方法，属于燃气轮机燃烧系统分析及调整领域。提供一种DLN‑2.6燃烧系统燃烧调整方法尤其重要。本发明步骤如下：在燃烧调整开始前，需要确认燃烧室压力脉动采集分析设备已经标定且正常投入使用，以实时监测DLN‑2.6燃烧室压力，以及需要确认燃机出口烟气分析仪已经标定且正常投入使用，以实时监测NOx、CO的排放浓度；解除机组AGC及一次调频，调整机组负荷至某一负荷点并保持机组负荷稳定；实时监测燃烧室压力脉动及NOx、CO排放浓度，根据压力脉动及排放数值判断燃气轮机的燃烧状况；通过PM1、PM2、PM3和QUAT控制值与压力脉动和NOx、CO排放浓度的关系曲线确定最佳的控制值。本发明工艺简单，操作方便，使燃烧压力脉动趋于稳定。

Description

一种DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法
技术领域
本发明属于燃气轮机燃烧系统分析及调整领域，涉及一种燃烧系统燃烧调整方法，尤其涉及GE公司DLN-2.6燃烧系统压力脉动监测、分析及燃烧调整技术。
背景技术
燃气轮机污染物排放中NOx含量与燃烧温度密切相关，随着NOx排放标准越来越严格，从上世纪九十年代起，燃机都采用预混燃烧以取代传统的扩散火焰喷注冷却剂法，以降低火焰温度从而降低NOx排放。预混燃烧采用燃料与空气均相混合的燃烧方式，避免局部当量比过高产生高温区，极大地降低了NOx排放，缺点在于可供稳定燃烧的燃气当量比变化范围极小，容易产生火焰吹熄与振荡燃烧的不稳定燃烧现象。
为了解决上述问题，OEM厂商普遍采用了分级燃烧的燃烧方式：在燃机启动时采用比较稳定的扩散燃烧，在高负荷时切换至预混燃烧；采用多个燃料喷嘴，在不同负荷下开启不同数量的燃料喷嘴，保证每个喷嘴附近的燃气当量比不至于变化过大。这些技术的运用有效解决了预混燃烧不稳定的情况，极大降低了燃机NOx的排放，但预混燃烧的稳定燃烧窗口比较狭窄，在大气温度、天然气组分变化幅度较大的情况下，燃机燃烧工况会偏离设计点，此时燃机的排放指标、燃烧稳定性指标会出现异常，严重时甚至烧毁热端部件。
由于燃机燃烧调整涉及到燃机核心控制系统及核心燃烧系统，受到OEM厂商的技术封锁，国内科研单位及发电企业均未很好地掌握燃机燃烧调整的标准和参数，燃烧调整技术研究，对燃机发展进程意义重大。一旦攻克燃机燃烧调整技术，燃机研发将取得长足进步。同时，发电企业每年将节省可观的燃烧调整费用；虽然如公开日为2013年11月27日，公开号为CN103410618A的中国专利中，公开了一种燃气轮机干式低NO燃烧调整方法，但是该燃烧调整方法的工艺复杂，操作不便。由此可见，提供一种DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法尤其重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种工艺简单，操作方便的DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法的特点在于：步骤如下：
(1)在燃烧调整开始前，需要确认燃烧室压力脉动采集分析设备已经标定且正常投入使用，以实时监测DLN-2.6燃烧室压力；
(2)在燃烧调整开始前，需要确认燃机出口烟气分析仪已经标定且正常投入使用，以实时监测NOx、CO的排放浓度；
(3)解除机组AGC及一次调频，调整机组负荷至某一负荷点并保持机组负荷稳定；
(4)实时监测燃烧室压力脉动及NOx、CO排放浓度，根据压力脉动及排放数值判断燃气轮机的燃烧状况；
(5)根据对燃气轮机燃烧状况的分析，对DLN-2.6燃烧器的PM1、PM2、PM3和QUAT控制值进行步进式调整，以0.25％的步长上下调整PM1、PM2、PM3和QUAT控制值，稳定一定的时间，记录调整后的燃烧室压力脉动数值和NOx、CO的排放数值；
(6)通过每次调整后的燃烧室压力脉动和NOx、CO的排放数值，确定PM1、PM2、PM3和QUAT控制值与压力脉动和NOx、CO排放浓度的关系曲线；
(7)通过PM1、PM2、PM3和QUAT控制值与压力脉动和NOx、CO排放浓度的关系曲线确定最佳的控制值。
作为优选，本发明所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法包括燃气轮机从开机加负荷到满负荷的如下调整步骤：
(A)从某一稳定负荷点开始，每次以5MW步幅增加负荷，得到一系列稳定的负荷点；
(B)在每一个稳定负荷点重复步骤步骤(1)至(7)，直到燃气轮机满负荷。
作为优选，本发明所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法包括在每个调整负荷点，找到燃汽轮机组的运行边界(压力脉动和排放)，并设置最优的燃料分配值。
作为优选，本发明所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法包括在每个调整负荷点调整结束后，进行负荷摆动试验，确认调整负荷段燃烧室压力脉动及排放数值均合规。
作为优选，本发明所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法的步骤如下：
(1)通过燃烧室燃烧压力脉动监测仪实时监测DLN-2.6燃烧室压力脉动值；
(2)通过污染物排放监测设备实时监测燃气轮机NOx、CO及O2的排放数据；
(3)调整燃气轮机负荷至某一负荷，并保持稳定，例如通过机组控制系统设定机组负荷为45MW；
(4)根据各燃烧室内不同频段燃烧压力脉动幅值及NOx、CO的排放值，对燃气轮机燃烧状况进行分析，确定燃气轮机燃烧状况，判断是否需要调整控制常数；
(5)若步骤(4)需进行调整，则每次以0.25％的步长进行调节，等待5s，同时密切监视燃烧压力脉动及排放数据，如出现异常，应迅速恢复初始值；直至阀门开度达到期望值；记录机组关键数据，分析压力脉动及排放的变化趋势，判断下一步操作方向；
(6)重复上述步骤，控制常数增加或减少，直至找到燃机运行边界(压力脉动和排放)，根据运行边界判断此时燃机的最优燃料分配值；
(7)调整燃机负荷至下一个负荷点，重复步骤(4)至(6)，完成燃气轮机各负荷点的调整工作，确定各负荷点的最优燃料配比，如果各负荷段的燃料配比未发生改变，则燃烧调整结束，并恢复燃料配比至原始设定值；如果燃料配比发生改变，则向控制系统中写入最新的燃料配比值；
(8)如果调整过程改变各喷嘴燃料配比，则需进行负荷摆动试验，在负荷摆动过程中密切关注燃烧压力脉动值与排放值，如无异常，调整结束；如出现压力脉动或排放异常，记录下出现异常数据负荷点的燃烧参考温度，依照步骤(4)至(6)重新调整，直至各参数指标回落至正常范围；调整完之后仍需重新进行负荷摆动试验。
作为优选，本发明所述步骤(4)中，要求CDAL频段燃烧压力脉动幅值不能超过2Psi，折算NOx排放不能超过50mg/m3，如果燃烧压力脉动幅值或NOx排放值超过了上述要求值，则需要进行调整。
作为优选，本发明所述步骤(8)中，调整最后一个负荷点为满负荷，全负荷段调整完成后，负荷降至调整起始调整负荷点，再升负荷至满负荷，再降负荷至起始调整负荷点，再升负荷至满负荷，完成负荷摆动试验；如负荷摆动过程中出现压力脉动或排放异常，则记录下出现异常数据负荷点的燃烧参考温度，依照步骤(4)～(7)重新调整，直至各参数指标回落至正常范围。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：该方法根据对燃烧室压力脉动及机组排放状况的分析，通过对DLN-2.6燃烧系统的PM1、PM2、PM3和QUAT喷嘴的分配值进行步进式调整，直至燃烧室压力脉动处于合适的数值，NOx、CO排放都合规。通过本发明可以对采用DLN-2.6燃烧系统的燃气轮机燃烧系统进行优化调整，提高机组运行稳定性，优化机组排放。避免由于机组运行状态、环境温度、燃料热值等的变化对燃气轮机运行的影响。能够在燃气轮机燃烧不稳定或NOx排放超标时，通过对燃料配比进行调整，使燃烧压力脉动趋于稳定，同时NOx排放符合国家和地方的排放要求。
附图说明
图1是本发明实施例燃气轮机DLN-2.6燃烧器燃料系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，图1为GE公司DLN2.6气体燃料系统。该气体燃料系统由速比阀(SRV)、调节阀(GCV)等组成。通过GCV1控制阀调节进入PM1燃料喷嘴的燃料量，通过GCV2控制阀调节进入PM2燃料喷嘴的燃料量，通过GCV3控制阀调节进入PM3燃料喷嘴的燃料量，通过GCV4控制阀调节进入QUAT燃料喷嘴的燃料量。
该系统采用干式低NOx燃烧技术，燃烧过程NOx、CO排放量较低，但燃烧状态对环境温度、燃料热值等参数较敏感，容易变得不稳定，产生燃烧压力脉动，影响燃气轮机的安全稳定运行。
针对此问题，本发明提供的方案能够在燃气轮机燃烧不稳定或NOx排放超标时，通过对燃料配比进行调整，使燃烧压力脉动趋于稳定，同时NOx排放符合国家和地方的排放要求。
本发明针对图1所示燃气轮机DLN-2.6气体燃料系统的调整过程如下：
首先，在燃烧调整前将一台外置燃烧压力脉动监测仪与燃气轮机燃烧室上引出的引压管逐一连接，每一个燃烧室对应连接一个压力脉动传感器，调试仪器确保仪器能准确测量各燃烧室压力脉动，并能实时采集、存取压力脉动数据，确保压力脉动监测仪实现对燃气轮机燃烧室的燃烧压力脉动进行实时的监测。
在燃气轮机烟囱上安装一台污染物排放监测设备，污染物排放监测设备需定时标定，并能实时记录存储燃气排烟中NOx、CO、O2浓度。
在燃烧压力脉动监测仪和污染物排放监测设备安装调试完成后，即可对各燃烧室压力脉动及污染物排放进行实时监测和分析，并可根据实时数据对燃烧状态进行实时的调整：
1、通过燃烧室燃烧压力脉动监测仪实时监测DLN-2.6燃烧室压力脉动值。
2、通过污染物排放监测设备实时监测燃气轮机NOx、CO及O2的排放数据。
3、调整燃气轮机负荷至某一负荷并保持稳定，例如通过机组控制系统设定机组负荷为45MW。
4、根据各燃烧室内不同频段燃烧压力脉动幅值及NOx、CO及O2的排放数据，对燃气轮机各DLN-2.6燃烧室燃烧状况进行分析，判断是否需要调整控制常数。例如要求CDAL频段燃烧压力脉动幅值不能超过2Psi，折算NOx排放值不能超过50mg/m3，如果燃烧室燃烧压力脉动幅值或NOx排放值超过了上述要求值，则需要进行调整。
5、如需进行调整，则每次以0.25％的步长对控制系统的控制常数向上或向下进行调整，每次调整后等待5s，同时密切监视各燃烧室燃烧压力脉动及排放数据。如出现异常，应迅速恢复初始值；如无异常，则继续下一步调整，并记录机组关键数据，分析压力脉动及排放的变化趋势，判断下一步操作方向。重复上述操作，控制常数可以增加或减少，直至找到燃机运行边界(燃烧室压力脉动和机组排放均在合理范围)，根据运行边界判断此时燃机的最优燃料分配值。
6、调整燃机负荷至下一负荷点，重复步骤4-5，完成燃气轮机各负荷点的调整工作，确定各负荷点的最优燃料配比，如果各负荷段的燃料配比未发生改变，则燃烧调整结束，并恢复燃料配比至原始设定值。如果燃料配比发生改变，则向控制系统中写入最新的燃料配比值。
作为举例，本步骤实施时一般从燃机负荷45MW开始，每次增加5MW，直至燃机满负荷，得到一系列稳定的负荷点，然后按照步骤4-6，对各稳定负荷点进行步进式调整，每次调整步长为0.25％，每次调整后观察各燃烧室压力脉动及排放数据，直至各负荷点压力脉动及排放均在合理范围。
7、如果调整过程中改变控制系统各喷嘴燃料配比的控制常数，则需进行负荷摆动试验，在负荷摆动过程中密切关注燃烧压力脉动值与排放值，如无异常，调整结束。如出现压力脉动或排放异常，记录下出现异常数据负荷点的燃烧参考温度，依照步骤4-6重新调整，直至各参数指标回落至正常范围。调整完之后仍需重新进行负荷摆动试验。
作为举例，调整最后一个负荷点为满负荷，全负荷段调整完成后，负荷降至调整起始调整负荷点(一般为45MW)，再升负荷至满负荷，再降负荷至起始调整负荷点，再升负荷至满负荷，完成负荷摆动试验。如负荷摆动过程中出现压力脉动或排放异常，则记录下出现异常数据负荷点的燃烧参考温度，依照步骤4-7重新调整，直至各参数指标回落至正常范围。
以下是本发明实例中对DLN-2.6燃烧系统的各种控制常数的调整情况，通过对这些常数的调整，改善燃烧器燃烧状态。
模式6B-Q控制常数
模式6A-Q控制常数
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法，其特征在于：步骤如下：
（1）在燃烧调整开始前，需要确认燃烧室压力脉动采集分析设备已经标定且正常投入使用，以实时监测DLN-2.6燃烧室压力；
（2）在燃烧调整开始前，需要确认燃机出口烟气分析仪已经标定且正常投入使用，以实时监测NOx、CO的排放浓度；
（3）解除机组AGC及一次调频，调整机组负荷至某一负荷点并保持机组负荷稳定；
（4）实时监测燃烧室压力脉动及NOx、CO排放浓度，根据压力脉动及排放数值判断燃气轮机的燃烧状况；
（5）根据对燃气轮机燃烧状况的分析，对DLN-2.6燃烧器的PM1、PM2、PM3和QUAT控制值进行步进式调整，以0.25%的步长上下调整PM1、PM2、PM3和QUAT控制值，稳定一定的时间，记录调整后的燃烧室压力脉动数值和NOx、CO的排放数值；
（6）通过每次调整后的燃烧室压力脉动和NOx、CO的排放数值，确定PM1、PM2、PM3和QUAT控制值与压力脉动和NOx、CO排放浓度的关系曲线；
（7）通过PM1、PM2、PM3和QUAT控制值与压力脉动和NOx、CO排放浓度的关系曲线确定控制值。
2.根据权利要求1所述的DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法，其特征在于：所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法包括燃气轮机从开机加负荷到满负荷的如下调整步骤：
（A）从某一稳定负荷点开始，每次以5MW步幅增加负荷，得到一系列稳定的负荷点；
（B）在每一个稳定负荷点重复步骤步骤（1）至（7），直到燃气轮机满负荷。
3.根据权利要求1所述的DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法，其特征在于：所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法包括在每个调整负荷点，找到燃汽轮机组的运行边界，并设置燃料分配值。
4.根据权利要求1所述的DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法，其特征在于：所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法包括在每个调整负荷点调整结束后，进行负荷摆动试验，确认调整负荷段燃烧室压力脉动及排放数值均合规。
5.根据权利要求1所述的DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法，其特征在于：所述DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法的步骤如下：
（1）通过燃烧室燃烧压力脉动监测仪实时监测DLN-2.6燃烧室压力脉动值；
（2）通过污染物排放监测设备实时监测燃气轮机NOx、CO及O2的排放数据；
（3）调整燃气轮机负荷至某一负荷，并保持稳定；
（4）根据各燃烧室内不同频段燃烧压力脉动幅值及NOx、CO的排放值，对燃气轮机燃烧状况进行分析，确定燃气轮机燃烧状况，判断是否需要调整控制常数；
（5）若步骤（4）需进行调整，则每次以0.25%的步长进行调节，等待5s，同时密切监视燃烧压力脉动及排放数据，如出现异常，应迅速恢复初始值；直至阀门开度达到期望值；记录机组关键数据，分析压力脉动及排放的变化趋势，判断下一步操作方向；
（6）重复上述步骤，控制常数增加或减少，直至找到燃机运行边界，根据运行边界判断此时燃机的燃料分配值；
（7）调整燃机负荷至下一个负荷点，重复步骤（4）至（6），完成燃气轮机各负荷点的调整工作，确定各负荷点的燃料配比，如果各负荷段的燃料配比未发生改变，则燃烧调整结束，并恢复燃料配比至原始设定值；如果燃料配比发生改变，则向控制系统中写入最新的燃料配比值；
（8）如果调整过程改变各喷嘴燃料配比，则需进行负荷摆动试验，在负荷摆动过程中密切关注燃烧压力脉动值与排放值，如无异常，调整结束；如出现压力脉动或排放异常，记录下出现异常数据负荷点的燃烧参考温度，依照步骤（4）至（6）重新调整，直至各参数指标回落至正常范围；调整完之后仍需重新进行负荷摆动试验。
6.根据权利要求5所述的DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法，其特征在于：所述步骤（4）中，要求CDAL频段燃烧压力脉动幅值不能超过2Psi，折算NOx排放不能超过50mg/m³，如果燃烧压力脉动幅值或NOx排放值超过了上述要求值，则需要进行调整。
7.根据权利要求5所述的DLN-2.6燃烧系统燃烧调整方法，其特征在于：所述步骤（8）中，调整最后一个负荷点为满负荷，全负荷段调整完成后，负荷降至调整起始调整负荷点，再升负荷至满负荷，再降负荷至起始调整负荷点，再升负荷至满负荷，完成负荷摆动试验；如负荷摆动过程中出现压力脉动或排放异常，则记录下出现异常数据负荷点的燃烧参考温度，依照步骤（4）～（7）重新调整，直至各参数指标回落至正常范围。
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