摘要：燃机在高速盘车状态下，利用压气机出口空气对机组进行一定时间的清吹，吹掉可能漏进机组热通道中的燃料气，避免发生爆燃。本文以深圳钰湖电力有限公司PG9171E型燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象，通过数据计算，实验证明，探寻清吹时间优化方案、措施。
关键词：燃气轮机；清吹时间；整定值
引言
PG9171E型燃气燃气轮机（以下简称燃机）启动过程可分为自检、清吹、降速至点火、点火至脱扣、脱扣至并网五个阶段。为保证机组的安全启动，燃机在启机过程中将对机组进行清吹，防止爆燃。同时，在燃机启动过程中，将启动一系列辅助电机，并消耗一定的电量。研究如何在安全的情况下优化燃机启机过程中清吹时间对节能增效有较大的意义。
一、探索清吹优化方案
笔者通过查询相关规定，发现美国消防协会NFPA 85-2007《锅炉和燃烧系统的防爆规则》，对余热锅炉和燃气轮机排气系统清吹时间的规定：“燃气轮机对热通道的清吹风量应为其体积的5倍，且清吹时间不得少于5min”
为了确认清吹阶段空气量是否过量导致耗电量高，笔者通过查阅锅炉运行规程和系统图确定锅炉的尺寸，从而对锅炉的容积进行了近似计算。
整个热通道的容积由以上五部分组成，计算可得总容积为：（由于锅炉内部部件△V不可测，本计算忽略该值）
V=V1+ V2+ V3—V4=1288+3888+1135—2532=3779 m3
查阅2014年烟气在线监测装置的数据，得到清吹时间段内的锅炉烟气流量平均为240911m3/h。由此可知，在8分钟清吹时间内，流过锅炉的空气量为：
240911×8/60=32121m3
32121÷3779=8.5（倍）
即实际上，清吹过程中的空气量大于《锅炉和燃烧系统的防爆规则》中规定的5倍的热通道容积，由此说明逻辑中关于清吹阶段的设定时间过长。
二、清吹逻辑设定时间
为优化清吹逻辑设定时间，确定优化整定值，通过以下实验探寻最佳值
2.1实验目的：
在方案对比安全性的考量中，本小组计算出了理论上最低安全清吹时间，但实际运行中是否符合这一理论值，还有待确认。对此，本小组成员设计了以下实验，旨在得出安全清吹时间的具体值。
2.2实验原理：
1）天然气为易燃易爆气体，爆炸极限（V%）为5-15，从实验安全角度出发我们选择惰性气体取代天然气；
2）本实验采取等效替代法，模拟发电过程中天然气走向，于天然气精滤模块处注入氮气，利用现有烟气监测设备于锅炉烟囱处（即机组气体出口）测出氮气含量；
3）空气是地球大气层中的混合气体，主要由78%的氮气、21%氧气、0.93%的稀有气体，0.04%的二氧化碳，0.03%的其他物质组成的混合物，由于空气中含有氮气这一特性，小组在压气机处（即机组气体入口）增设氮气检验装置，通过机组空气出入口处的氮气含量对比，以检验清吹结果；
4）清吹是在一定的转速下，利用压气机出口空气对机组进行一定时间的清吹，吹掉可能漏进机组热通道中的燃料气。清吹的时间要根据排气道的容积来选择，至少能将整个排气道体积五倍的空气吹除掉，以避免爆燃。
2.3实验步骤：
1）氮气置换操作：通过氮气置换，将残留在机组内的天然气排空；
2）充氮：在VGC-1处对机组进行充氮操作，当流量差达热通道容积时，停止充氮；
3）启机：燃机点Start，在清吹阶段以30s为间隔记录机组空气进出口氮气含量，见表15；
4）停机：燃机点Stop
5）重复步骤三、四，反复进行十次实验；
四、结语
通过上述9E燃机清吹时间的优化分析及实施方案，缩短了清吹时间，进而缩短了启机时间，于机组增发电量、启机功耗、降低锅炉热量损失、延长电机使用寿命及增强调峰能力有着较大的正面影响。
参考文献：
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[4] 刘万坤. 燃气轮机与燃气-蒸汽联合循环.北京：化学工业出版社，2006.
论文作者:林广益
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
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