乌鲁木齐金源燃气设计研究院有限公司 新疆 830000
摘要：论述了燃气轮机燃料气辅助系统的燃料选择、燃料气辅助系统设备组成、燃料气辅助系统流程。
关键词：燃气轮机；辅助系统；压缩机
0 引言
燃气轮机是一种将热能转换成机械能、电能的热工机械，而其热能来自燃料的燃烧。燃气轮机经过一个时期的发展，至今它已可用各种各样的燃料，如气体燃料，液体燃料，固体燃料，甚至是核燃料。采用什么类型的燃料不仅对燃气轮机结构有影响，而且还涉及燃料是否要处理，燃料的贮存和输送，以及工厂规模和投资等问题。
燃气轮机制造厂要根据用户确定使用的燃料类型，性质（有害成分含量，热值，粘度等）来设计燃气轮机的燃烧室部分。有时用户从长期的经济性考虑可能采用多种燃料。如起动，停机时使用气体燃料，正常工作用液体燃料；或先用蒸馏油料；正常运用用原油或渣油等，则发动机制造厂必须设计燃料的切换，配置多功能喷油嘴等。使用不同燃料还将直接影响燃气轮机的性能（出力，效率，污染排放量等）。通常在燃气轮机采购供货时均表明以什么为燃料的性能。有些发动机制造厂在其机组型号上给出燃料标记。如通用电气GE公司的LM2500燃气轮机7LM2500—PE—MG, 7LM2500—PE—ML，7LM2500—PR—MD，分别为燃用天然气,液体和双燃料的机组.而尾部标识为—NG,--NGX,--ND则为燃用不同燃料的工业型机组。
按照"燃气轮机采购标准"规定,用户应向制造厂提供下列资料：
a）使用燃料的所有规格和化学分析,包括预期的杂质浓度和燃料成分的可能变化；
b）燃料的任何一种处理方法及相应规格；
c）当需要从一种燃料切换为另一种燃料时,给定转换条件(负荷,转速),改换顺序及其他有关工作要求。
1 燃料轮机燃料
1.1气体燃料
燃气轮机可采用的气体燃料有；天然气，工业过程和煤气发生器中的副产品--人工气，石油开采和炼制过程中所得可燃气等。气体燃料的热值（低热值）与其成分有关，可按成份分析的自身热值计算得出混合气的热值。气源的气体压力和温度用户应通知制造厂，以确定是否要增压加热或冷却。
通常对气体燃料有下列要求：
燃料中固体粒子杂质含量不应大于4毫克/公斤，而目粒子大于10微米的不大于0.3毫克/公斤；进入调节机构的燃料中不充许存在液相和固相，在管道及附件中不应产生液体和固体沉淀；气体燃料中的含水量不应超过相应于燃料管道中气体参数的饱和状态的值；限定腐蚀介质的量，诸如硫化氢，硫的氧化物，纯硫，碱金属，氯化物，一氧化碳和二氧化碳等。
1.2 液体燃料
燃气轮机中可使用的液体燃料可以从最高级的航空汽油到以沥青为主的渣油。当然燃料的性质与燃气轮机装置的性能，运行、维护和基建投资、生产成本等直接有关。
如果燃料有良好的热稳定性，好的燃烧性能和低的污染物含量，则可改善燃气轮机的运行和减少维护要求。在燃油系统和涡轮高温部件要求有大的检修间隔时，这些性质特别重要。一般来说，采用高度精炼过的价格高的液体燃料，会减少维护和初置费用，而采用价格低未精炼过的残渣油则会增加维护和初置费用。
总的原则是：对于使用率高的机组应寻找成本低的燃料。这还与机型有关，航改型燃气轮机要求较轻质量等级的燃油，而工业型机宜用较重等级的燃油。较高等级的燃油（不是蒸馏油）通常含较多杂质，这在较高温度下对燃机危害较大。
液体燃料在进入机组前应除去机械杂质。燃油必须是没有无机酸的均匀烃油，含有残渣油成分的各级燃油在正常储存中必须保持均匀，即它们不因重力而分离出轻油和重油成分，为防止腐蚀部件，燃料中碱金属（钠和钾）含量不大于规定值。
基于在燃气轮机中的可用性，燃气轮机液体燃料可分成三个等级；一号燃气轮机燃油--轻质蒸馏燃料（柴油机燃料）；二号燃气轮机燃油--重质蒸馏燃料（燃气轮机燃料）；三号燃气轮机燃油--渣油，原油。
1.3 固体燃料
以煤，泥煤和焦炭等固体作为燃气轮机的燃料，这是尚在开发研究中的工程项目。通常将固体燃料气化，亦即在专用之设备上将固相转化成气相供燃气轮机使用。目前世界上已有整体煤气化联合循环，压力流化床燃烧，外部燃烧联合循环等种形式来使用固体燃料，并已有很好的成绩。
2 燃料系统
用来处理，储存燃料的设备，管路和附件，以及将燃料供入燃烧室的设备，仪表和控制元件等构成一个完整的燃料系统。
西气东输采用的机组以天然气作为燃料的燃气发生器。燃料系统为单燃料系统。
按燃气发生器制造厂要求，对天然气为燃料的燃气发生器的燃料气供应作了规定：
燃料气总管（2英寸）供气压力为2413Kpa，天然气温度必须在-54℃至+66℃之间，如天然气温度有变化，则必须调整初始燃料使进入发动机的燃料在所要求供应的压力下保持单位容积燃料有恒定的热量。供气温度最低应在对应于供气压力下的饱和温度以上11℃左右，最高为177℃，但基于对控制系统部件的可靠长期工作考虑，建议供气的最高温度限制在66℃以下。一旦起动以后，供气温度允许变化上下11℃。
燃料气系统由燃料气辅助系统及进入燃烧室前的控制调节系统两部份组成，第一部分对燃料气进行净化，调温。第二部分为燃料气流量调节装置及燃料总管和燃料喷咀。
燃料控制系统不包含在燃料系统部分内。燃料控制系统调节燃料流量到燃气发生器的燃烧部件，控制燃气发生器GG的转速。
3.燃料辅助系统的设备组成
3.1设备组成
燃料气辅助系统作为一个独立的撬体安装在燃气发生器箱体右侧。
本系统包括有旋风分离器FG--1，燃料气加热器23FG--1，燃料气切断阀XV158，旋风分离器安全放空阀PSV207，旋风分离器排污阀XY200，另外在燃料气加热器出口管线上安装有安全阀PSV208，燃料气流量变送器FT150，及自动隔离放空阀。自动隔离放空阀组件包括通/断阀XV159，通/断放空阀XV160。
3.2系统流程
由站内天然气总管上引出的高压天然气经过RMG调压撬调压、过滤、加温后再通过3英寸管道，通过切断阀XV158到达旋风式分离器FG--1进入分离器，在分离器内部天然气通过离心分离作用，将天然气中的液相物,固相物分离，被分离的液相物在分离器内到达一定位置后，排污阀XV200会自动打开排污。
在旋风分离器上部安装有安全放空阀PSV207，当分离器内压力达到4600Kpag时安全阀打开，多余气体排放到安全区域。
达到清洁标准的燃料气通过分离器上部3英寸管道进入燃料气加温器23FG--1加温。经过加温的燃料气通过燃料气流量计FT150计量后再经过切断阀XV159到达在箱体内的燃料气系统。在燃料气加热器后安装有安全放空阀PSV208，设定压力为4600Kpag，当压力达到此值时安全阀打开，多余气体排放至安全区域。
参考文献
[1]尹琦岭.燃气轮机燃料气系统的运行维护.燃气轮机技术[M].,2003.09
[2]姜伟,赵士杭.燃气轮机原理、结构与应用[M].,2002.10.
[3]杨策,刘宏伟,李晓.微型燃气轮机技术.热能动力工程[M].,2003.01.
论文作者:邵国亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：燃料论文; 燃气轮机论文; 系统论文; 气体论文; 燃油论文; 天然气论文; 分离器论文; 《基层建设》2017年第17期论文;