燃機煤氣環管臟污對燃燒系統影響及清洗工藝的分析

胡有福

（柳州市新和剛電力有限責任公司 廣西柳州市 545002）

燃機煤氣環管臟污對燃燒系統影響及清洗工藝的分析

胡有福

（柳州市新和剛電力有限責任公司 廣西柳州市 545002）

燃機煤氣環管臟污對燃燒系統具有破壞性的影響，直接關系到燃機的運行安全，在本文中，筆者結合實踐經驗，深入分析了燃機煤氣環管臟污對燃燒系統的影響及清洗工藝，以供參考。

臟污；燃燒系統；清洗

1 前言

公司運行的兩臺燃機（1#為PG5361P型，2#為PG6551B型），經深圳南港公司設計改造后，均以燒焦爐煤氣為主，高壓煤氣母管引至氣體閥站，經組合閥調節控制后送至輪機間煤氣環管，煤氣環管經10支煤氣支管接入燃氣噴嘴，送入10個火焰筒進行燃燒。煤氣環管采用5寸不銹鋼管環形布置于壓氣機外殼處，支管采用硬管焊接法蘭連接（1#燃機）或不銹鋼軟管焊接法蘭連接（2#燃機），因輪機間空間狹窄，臟污后極難拆卸檢修清理，只能待機組大修時輪機間吊頂蓋方可進行拆卸檢修清洗。

2 存在的問題

煤氣環管大修清洗后，燃機持續運行7、8個月時間時，檢查發現煤氣環管內側壁焦化結垢物，雖環管底部加裝有排污罐，只能收集小部份焦垢物，環管底部，進氣口對面側，均檢查對比發現結焦垢較厚，臟污焦垢物積多時極易出現以下故障，制約運行安全及運行效益。

（1）環管臟污后，引起環管內氣壓及流速，燃燒分散度數據異常，明顯存在高、低溫區，限制機組運行負荷，極不經濟。經對比數據，發現高溫區出現在環管的進氣口側，而低溫區出現在環管底部或進氣口對面側位置，與環管臟污堵塞處位置基本對應。

（2）環管臟污阻流時，造成經10支煤氣支管進入燃燒室氣量不均勻，相鄰燃燒室燃燒過程存在壓差，引起高溫火焰長期串燃在聯焰管處，直接燒壞聯焰管、火焰筒等熱通道部件（1#燃機發現多起聯焰管、火焰筒燒損故障）。

（3）環管臟污，冷態啟機后，在切氣運行時，松脫的塊粒狀焦垢物極易堵塞噴嘴總成的旋流器氣孔；同樣，臟污狀態長期運行時，帶入的焦化物粘在噴嘴總成的燃氣通道內壁處，停機后處于該處的焦化物易流掛固化封堵燃氣通道氣孔。啟機切氣運行時，因某個噴嘴堵塞嚴重，造成單點溫度超低，分散度數值偏大，很低負荷即達分散度允許值，機組無法提升負荷。

（4）因燃燒分散度偏高，說明引入一噴、一動的高溫燃氣溫度不均勻，嚴重影響熱通道部件運行壽命及運行安全，當監測分散度數據超過允許值、及其它燃燒故障條件檢測到、機組將以燃燒故障啟動遮斷跳停保護程序，跳停機組。

（5）環管臟污周期與機組大修周期不同，環管臟污一般在運行8個月后就存在，而機組大修時間間隔一般為2.5年，機組一個大修周期內約有2/3時間是在臟污狀態下運行，因此，需考慮平時的小修周期內如何進行環管臟污物檢查及清理。

3 處理措施

機組小修狀態，環管整體拆卸清理實施開展不了，因而考慮隔離環管進行化學溶液循環沖洗，具體管路隔離及聯接見圖1。

（1）化學清洗液選擇固立脫，按1：10稀釋配液；

（2）清洗工藝流程：

①機組停機自然冷機10h后，對環管氮氣清吹掃干凈，待拆支管。

②拆卸下10支煤氣支管（拆前做好安裝位置及序號標記），對環管進氣口法蘭進行堵板安裝，在進、回水小法蘭處對環管進行堵板隔離。

③按圖管線示意圖安裝清洗泵、排污管、加熱器等設備，并進行氣密性檢查，尤其是在輪機間處法蘭接口，軟管接頭處不能存在泄漏。

④清洗過程：先引熱水啟泵對環管進行加熱，加入自來水控制水溫在60℃以下，熱水在環管內循環以使整個金屬環管升溫至50℃——開啟底部排污閥排掉沖刷脫落的塊狀焦垢物——排干凈后，關閉底部排污閥，重新加入熱水及化學溶劑，按大于（1：10）比例配液——化學溶液循環溶解清洗約36h，其間每循環4h停1h，對溫度控制在60℃左右，采取補充熱水及開加熱器措施，當發現溶液臟污物濃度較高時可從底部排污水并收集處理，另行加注熱水及固立脫溶劑——清洗36h后，停泵，對環管內污水收集處理，完成后加注清水進行循環，同時稍開底部排污閥排污水，循環至水清為止，清洗結束。

⑤拆管及人工清除：清洗結束，從底部排污閥排盡清水后，先拆上部堵板，人工引清洗機水對環管內壁進行沖刷水沖洗（水壓0.3～0.4MPa），清除粘附的殘留焦塊物。

⑥清水沖洗干凈后，拆環管上的進氣堵板、隔離堵板，更換新的金屬墊子重新回裝好，操作氮氣對環管清吹5次。

⑦外觀檢查好，回裝清洗后的煤氣支管，注意對環管側的金屬墊子放正安裝；對噴嘴總成重新回裝好。

4 環管清洗聯接示意圖（如圖1）

圖1 環管清洗聯接示意圖

5 環管清洗后效果

公司兩臺燃機在2015年度相繼開展了環管清洗檢修施工，在1#燃機環管清洗中（8月27日），發現環管底部相對較臟，整個環管通徑底部焦化沉淀物堵塞約1/3。1#燃機燃燒分散度在清洗完后，整個低溫區有較好改善，較好的控制燃燒分散度，負荷提升不受影響；對于2#燃機，清洗時環管臟污程度相對較輕，清洗后相對低溫區雖有所改善，但因存在局部的高、低溫區（原因不明，待查），在某個負荷節點較快拉升分散度，嚴重制約負荷的提升。

在相近運行環境、相同負荷條件下對1#燃機燃燒工況進行數據對比：

清洗后燃燒分散度數據：15.1MW，分散度19.7（如圖2）。

清洗前燃燒分散度數據：14.9MW，分散度41.6（如圖3）。

6 改進措施

通過此次環管清洗，1#燃機燃燒分散度得以較好解決，2#燃機因存在其它未明原因影響，存在局部高、低溫點，分散度處于高位；總結此次施工清洗實情，待改進措施有以下幾點：

（1）對2#燃機需多個部位檢查，如噴嘴總成、煤氣支管、聯焰管等開展詳查，找出局部高、低溫點的原因，盡快解決分散度偏高問題。

（2）兩臺燃機環管建議一年實施化學清洗一次，相關的材料附件清洗整理入庫備用。

（3）對于彎頭過多的煤氣支管擇機改造，降低氣流阻力及焦化物結垢量；針對底部焦垢物運行在線收集罐，進氣口過小，易堵塞影響運行狀態收集效果，擇機改用1寸管（現1/2寸），增加在線運行收集量。

圖2 清洗后燃燒分散度數據

（4）建議在環管底部安裝一組法蘭，使一段約700mm長的環管變為可拆式，時間短的檢修可拆開進行物理清理。

圖3 清洗前燃燒分散度數據

[1]徐綱，房愛兵，雷宇，俞鑌，劉慶國，聶超群，黃偉光.燃氣輪機中熱值合成氣燃燒室改造技術——現場調試與考核[J].工程熱物理學報，2007（06）.

[2]劉聰.不同進氣環境下微型燃氣輪機燃燒及污染物排放特性研究[D].中國礦業大學，2015.

TK17

A

1004-7344（2016）07-0236-02

2016-2-9

胡有福（1974-），助理工程師，中專，從事燃氣-蒸汽聯合循環發電廠運行、檢修技術管理工作。