M701F燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整_金晓刚(1)

TECHNOLOGY AND INFORMATION136 科学与信息化2023年12月下M701F-3型燃气轮机二级轮盘间隙温度探讨杨添名北京京丰燃气发电有限责任公司 北京 100074摘 要 M701F-3型燃气轮机轮盘间隙温度，是检测机组是否正常运行的重要参数，第2、3、4级的轮盘腔室温度用热电偶监测，热电偶从静叶环导管插入气封体蜂窝密封底部。

当轮盘温度高报警时，意味着透平烟气系统出现异常。

为避免转子轮盘烧损，必须降低燃机负荷，从而降低轮盘间隙温度。

本文通过对冬季燃机运行时，机组频发二级轮盘间隙温度高报警进行原因分析，并对后续解决问题提出相应的处理措施和改善方案。

关键词 轮盘间隙温度；透平；燃气轮机；静叶Discussion on Two-Stage Disc Gap Temperature of M701F-3 Gas Turbine Yang Tian-mingBeijing Jingfeng Gas Power Generation Co., Ltd., Beijing 100074, ChinaAbstract The disc gap temperature of M701F-3 gas turbine is an important parameter to detect the normal operation of the unit, and the temperature of the 2nd, 3rd and 4th wheel disc chambers is monitored by using thermocouples, which is inserted into the honeycomb sealed bottom of the air sealed body from the static blade ring conduit. When the high disc temperature is alarming, it means an abnormality in the turbine flue gas system. In order to avoid rotor disc burning, the load on the turbine must be reduced, and thus the disc gap temperature can be reduced. This paper analyzes the causes of the frequent high temperature alarms of the secondary disc gap when the unit is running in winter, and proposes corresponding treatment measures and improvement plans for subsequent problems.Key words disc gap temperature; turbine; gas turbine; static blade引言某电厂采用天然气为燃料的410MW 级的燃气-蒸汽联合循环机组，燃气轮机采用具有可调入口导叶（IGV ）的17级高效轴流压气机，透平部分由4级静叶环和4级反动式叶片组成。

三菱M701F型燃气轮机燃烧压力波动的探讨作者：彭志平来源：《山东工业技术》2014年第09期【摘要】随着燃气轮机技术的发展，人们对各类燃烧系统提出了更多新的高要求，目前燃烧室向高压、高温、高强度方向发展，因此减少燃烧压力波动确保燃烧稳定并同时提高燃烧器热部件的使用寿命显得尤其重要。

【关键词】燃气轮机；燃烧压力波动；使用寿命一、M701F型燃机燃烧器特点概述M701F型燃气轮机的燃烧室采用环管形结构，上下两半的燃烧室外壳与压气机和透平的外缸连接成一整体。

20个燃烧器沿机组圆周向均匀地斜插入燃烧室外壳里。

每套燃烧器由燃烧喷嘴、燃烧器内筒、燃烧器尾筒和旁路阀及其它附件组成。

燃料喷嘴由围成一圆圈的8个干式预混主喷嘴和位于圆心的值班喷嘴组成。

采用多喷嘴预混式的目的是为了使空气与燃料混合均匀，增加火焰面积，降低燃烧温度，特别是减少局部高温区，以最终减少NOx的生成。

燃烧部件的结构见图1。

图1：燃烧部件结构图二、燃烧器工作特征及压力波动特点及危害燃烧过程中燃烧室内不仅有非常复杂的气流流动，而且还供入燃料，在伴有强烈紊流交换（热交换和质量、动量交换）的情况下，进行着剧烈快速的释热化学反应。

所有这些物理的或化学的过程都是在高速流动的气流中同时进行的，彼此间相互影响，又相互重叠，这使得燃烧器内的燃烧过程具有很大的复杂性。

1.燃烧室的气流流型燃烧室内建立适当的气流流型是组织燃烧的基础，良好的气流流型应能促进燃料与空气的混合，并有利于在燃烧区内得到需要的浓度场，这些都与能否可靠点火和稳定燃烧直接相关。

显然，头部的气流流型对点火和燃烧起着关键的影响，而燃烧器内筒后段的流型则主要影响燃烧室的出口流场和温度场。

在燃烧室内建立形成回流区的气流流型是确保稳定燃烧的关键。

2.燃烧室中燃料分布为了使燃烧过程能良好地进行，不仅要有所需要的气流流型，而且要有一适当的燃料分布与它相匹配。

每一种燃烧室的气流流型都有一比较适宜的喷雾锥角和喷雾谱与之匹配，从而可以获得所希望的燃烧室性能。

M701F4燃机燃烧调整关键技术分析摘要：本文从三菱M701F4燃机燃烧系统结构、燃烧控制逻辑、操作步骤，以及在调整过程中燃烧稳定性的变化规律这四个方面解析了三菱M701F4燃机燃烧调整关键技术。

M701F4燃机主要通过调整值班燃料流量和旁路空气流量来重新确认燃机在运行时的燃烧稳定性裕度，调整对象仍然是基准温控线。

燃调负荷点的确定原则是在常用负荷段以及高负荷段的间隔尽可能小。

值班燃料量的调整范围是±0.5%，旁路空气的调整范围是±5%。

在高负荷下，在旁路阀开度和值班阀开度下调的过程应缓慢操作。

前言：M701F4 型燃气轮机是三菱重工投入商业运行中先进的机型，具有热效率高、启停速度快、污染小、自动化程度高等特点。

为了使燃气轮机安全可靠运行，首先要确保燃烧室内燃烧的稳定[1]，若燃烧不稳定，轻则导致熄火跳机，重则会对燃烧室造成不同程度的损坏。

燃烧调整是保障燃烧稳定的一种调节手段[2-5]，通过调整各支路燃料流量，进而调整燃烧室内局部燃空比，达到平衡燃烧振动和NOx排放的关系。

本文在相关文献的基础上结合运行经验[6]，通过对燃烧调整涉及到的相关技术开展解析，为三菱燃机实施自主燃烧调整提供参考。

1、燃烧系统的结构M701F4燃机燃烧系统主要构成部分有喷嘴、内筒、尾筒、旁路阀等，从压气机扩压器出来的空气流入燃烧器，在燃烧室内与燃料混合后燃烧，燃烧后的高温燃气流入透平做功。

燃烧器属于环管布置方式，周向布置20个，燃料在燃烧器中先与空气均匀掺混后再进行燃烧，可有效降低燃烧温度，降低NOx排放。

旁路阀是三菱燃机特有的控制机构，可以控制燃烧室头部进气量，使燃烧进一步适应不同压气机进气流量，提高燃烧稳定性。

相比于M701F3，MF701F4采用了FMk-8燃烧室，在燃料分配方面，该燃烧室升级了旋流器喷嘴，增加了顶环端盖喷嘴，原来的8个主喷嘴被分为两组，由两路燃料调阀分别控制，因此燃料分配变为四路，分别是值班燃料、顶环燃料、主燃料A、主燃料B。

M701F4燃气轮机热声耦合燃烧不稳定机理及对策马新立;陶谦【摘要】324MW三菱M701F4燃气轮机作为国内最大的燃气轮机,其燃烧稳定性关乎联合循环机组安全性、经济性、环保性及可靠性,显得尤其重要.本文对热声耦合燃烧不稳定机理进行了详细分析,重点阐述了提高燃烧稳定性的结构特点和监控手段,为提高联合循环机组综合性能提供技术支撑.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2017(030)002【总页数】7页(P47-53)【关键词】M701F4;热声耦合燃烧不稳定;燃烧优化调整【作者】马新立;陶谦【作者单位】江苏方天电力技术有限公司,南京 211102;江苏方天电力技术有限公司,南京 211102【正文语种】中文【中图分类】TK477燃烧不稳定性的特点是基于一个或多个热声耦合模式的燃烧室压力大幅度振荡。

这些热声耦合燃烧不稳定问题经常出现在发动机(例如火箭、冲压式喷气发动机和涡轮增压发动机)、火电厂(例如燃气轮机、锅炉)、工业加热系统和工业锅炉的运行过程中。

热声耦合燃烧不稳定是在燃烧室振荡燃烧和噪音相互作用下自发产生的。

通常燃烧不稳定会产生一系列后果，因为会产生大幅度的压力和速度振荡，干扰自动控制系统，导致设备轴向推力振荡和严重振动、增加燃烧室壁面的传热密度和热应力、因机械负载振荡而产生的设备零部件低周或高周疲劳、脱火或回火。

这些问题引起设备零部件磨损加快，可能导致昂贵的设备跳闸、严重的零部件损坏和设备被迫停运。

因此近半个世纪，世界各国都大力研究热声耦合燃烧不稳定机理及对策。

为进一步降低NOx排放，三菱M701F4燃气轮机[1]燃烧器在原M701F3的基础上增加了顶环喷嘴，加大了预混燃烧的份额；压气机压比从17增加到18；燃气轮机净功率从270 MW增加到324 MW；燃烧室进口空气流量从652 kg/s增加到712 kg/s；燃烧室出口烟气温度从1 340 ℃增加到1 427 ℃。

这些因素导致M701F4燃气轮机燃烧室发生热声耦合燃烧不稳定的可能性大大增加。

M701F燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整_金晓刚（1）第23卷第1期2010年3月《燃气轮机技术》G A ST U R B I N ET E C H N O L O G Y V o l .23 N o .1M a r .,2010M 701F 燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整金晓刚(深圳市广前电力有限公司,广东深圳518052)摘要:本文分析了三菱M 701F 燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整的方法,以及这些特点对燃烧室部件的影响。

关键词:M 701F 燃气轮机;燃烧室特点;特点;调整中图分类号:T K 473.2 文献标识码:B 文章编号:1009-2889(2010)01-0058-04M 701F 燃气轮机的主要参数为:17级轴流式压气机,压比17;20个环管布置D L N 燃烧室;透平入口初温1400℃;采用4级反动式透平,单循环效率38.2%。

M 701F 型燃气轮机的燃烧室采用环管逆流布置方式,带旁路阀。

20个预混干式低N O x (D L N )燃烧器沿机组圆周向均匀地斜插入燃烧室外缸里,燃烧室之间设有联焰管传递火焰。

如图1所示,每个燃烧室由燃料喷嘴、火焰筒、过渡段和旁路阀及其它附件组成。

图1 燃烧室的主要部件1 燃烧室的结构特点燃料喷嘴由位于圆心的值班燃料喷嘴和围成一圆圈的8个干式预混主燃料喷嘴组成,如图2所示。

干式预混喷嘴可降低燃烧温度,特别是减少局部高温区,减少了N O x 的生成。

值班燃料喷嘴采用扩散燃烧方式,形成稳定的值班火焰,用以维持主火焰的稳定。

燃烧室设置旁路阀是三菱公司的特有技术,旁路阀装于燃烧室尾部区域,可将压气机的出口空气直接导入过渡段,根据不同燃烧状态,旁路一部分压气机的排气,以调节进入燃烧系统的空气流量,保证不同预混燃烧状态下的最佳空燃比,保持预混燃烧的稳定。

为满足1400℃透平初温要求,M 701F 机组火焰筒和过渡段均使用了N i 基超合金材质,并采取双层结构,如图3所示。

M701F型燃气轮机在启动过程中叶片通道温度偏差异常原因分析摘要：本文从硬件组成结构和软件控制逻辑的角度对M701F型联合循环机组的燃烧系统的工作方式和调节原理进行了简要阐述，针对启动过程中出现的叶片通道温度（BPT）偏差异常的故障原因作了分析，随后对该故障提出解决方案及预防措施。

故障经过莆田燃气电厂现装设有4台390 MW的M701F型单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组。

2012年2月14日，3号机组在启动过程中，约当转速为1 270 r/min时，由于运行人员误操作，将机组低压主汽调阀提前手动打开，使燃料控制信号输出（FLCSO）切换迟延，导致燃空比（F/A）下降，从而引起部分燃烧器熄火，导致机组叶片通道温度（BPT）异常，出现部分BPT偏差突然升高和下降，2号BPT负偏差最大值约为351 ℃。

由于BPT偏差保护在机组启动过程中不会发出跳闸保护信号，因此机组转速可以继续升高，当转速升至约为2 400 r/min后，BPT偏差恢复正常。

该现象在2012年2月7日1 号机组启动过程中也出现过。

随后，机组正常并网发电。

现在对此次故障，分析原因，找出对策。

1 燃烧系统组成结构M701F型燃气蒸汽联合循环机组的燃料供给主要由5个阀门来完成。

值班燃料压力控制阀、值班燃料流量控制阀、主燃料压力控制阀A、主燃料压力控制阀B和主燃料流量控制阀。

燃料压力控制阀主要是为了保证燃料流量控制阀前后差压的稳定。

燃料流量控制阀根据机组负荷不同，控制燃料流量。

燃料气经燃料控制阀后，进入环形母管，分别供给环形排列，斜插在燃压缸中的20个燃烧器。

燃烧器由燃料喷嘴、燃烧筒、过渡段和尾筒以及其它附件组成。

BPT测点安装在燃气轮机透平4级叶片之后，能够间接反映燃烧室和燃气轮机透平叶片的运行状态。

点火装置是由安装在第8、9 燃烧器处，除第8、9 燃烧器之间与第18、19之间没有联焰管，其他燃烧器之间设有联焰管，用于点火时，引燃相邻的燃烧器。

三菱M701F3型燃气-蒸汽联合循环机组燃烧调整系统范新宇【摘要】从硬件组成结构和软件控制逻辑的角度出发对三菱M701F3型燃气蒸汽联合循环机组的燃烧系统的工作方式和调节原理进行了概念性的阐述.随后针对三菱机组ACPFM系统的硬件网络配置、调节原理做了简单的介绍.最后,针对燃烧调整的基本原则,以及燃烧调整效果的评估提出了看法.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P110-113)【关键词】燃烧调整;燃烧振动;ACPFM;PLCSO;BYCSO【作者】范新宇【作者单位】深圳能源集团股份有限公司东部电厂,广东深圳 518120【正文语种】中文三菱M701F3型燃气蒸汽联合循环机组的燃料供给主要由5个阀门来完成。

值班燃料压力控制阀、值班燃料流量控制阀、主燃料压力控制阀A、主燃料压力控制阀B和主燃料流量控制阀。

燃料压力控制阀主要是为了保证燃料流量控制阀前后差压的稳定。

燃料流量控制阀根据机组负荷不同，控制燃料流量。

燃料气经燃料控制阀后，进入环形母管，分别供给环形排列，斜插在燃压缸中的20个燃烧器。

燃烧器由燃料喷嘴、燃烧筒、过渡段和尾筒以及其他附件组成。

燃料喷嘴由8个环形围绕的预混主喷嘴和位于中心的1个扩散值班喷嘴组成。

燃压缸中充满压气机排气，通过燃烧器旁路阀调节从过渡段直接旁路掉的压气机排气量，来控制参与燃烧的空气量。

参与燃烧的压缩空气经燃烧器中的旋流器与燃气充分预混后燃烧，完成工质加热过程。

结构示意图如图1所示。

从燃烧系统的结构和工作原理来看，M701F3型机组燃烧的稳定性主要是通过两种手段来进行控制：①控制值班燃料量，即控制值班燃料比率；②控制燃烧器旁路阀的开度，从而控制参与燃烧的空气量，即控制燃料空气比例（下称燃空比）。

从三菱控制逻辑来看，燃料总量控制信号指令（Control Signal Output， CSO）来自于5种控制指令“小选”产生，即燃料限制控制指令（Fuel Limit CSO，FLCSO）、转速控制指令（GVCSO：Governor CSO）、负荷控制指令（Load CSO， LDCSO）、叶片通道温度控制指令（Blade Path temperature CSO，BPCSO）和排气温度控制指令（Exhaust temperature CSO，EXCSO）中的最小者为最终的CSO指令。