燃机煤气环管脏污对燃烧系统影响及清洗工艺的分析

胡有福

（柳州市新和刚电力有限责任公司 广西柳州市 545002）

燃机煤气环管脏污对燃烧系统影响及清洗工艺的分析

胡有福

（柳州市新和刚电力有限责任公司 广西柳州市 545002）

燃机煤气环管脏污对燃烧系统具有破坏性的影响，直接关系到燃机的运行安全，在本文中，笔者结合实践经验，深入分析了燃机煤气环管脏污对燃烧系统的影响及清洗工艺，以供参考。

脏污；燃烧系统；清洗

1 前言

公司运行的两台燃机（1#为PG5361P型，2#为PG6551B型），经深圳南港公司设计改造后，均以烧焦炉煤气为主，高压煤气母管引至气体阀站，经组合阀调节控制后送至轮机间煤气环管，煤气环管经10支煤气支管接入燃气喷嘴，送入10个火焰筒进行燃烧。煤气环管采用5寸不锈钢管环形布置于压气机外壳处，支管采用硬管焊接法兰连接（1#燃机）或不锈钢软管焊接法兰连接（2#燃机），因轮机间空间狭窄，脏污后极难拆卸检修清理，只能待机组大修时轮机间吊顶盖方可进行拆卸检修清洗。

2 存在的问题

煤气环管大修清洗后，燃机持续运行7、8个月时间时，检查发现煤气环管内侧壁焦化结垢物，虽环管底部加装有排污罐，只能收集小部份焦垢物，环管底部，进气口对面侧，均检查对比发现结焦垢较厚，脏污焦垢物积多时极易出现以下故障，制约运行安全及运行效益。

（1）环管脏污后，引起环管内气压及流速，燃烧分散度数据异常，明显存在高、低温区，限制机组运行负荷，极不经济。经对比数据，发现高温区出现在环管的进气口侧，而低温区出现在环管底部或进气口对面侧位置，与环管脏污堵塞处位置基本对应。

（2）环管脏污阻流时，造成经10支煤气支管进入燃烧室气量不均匀，相邻燃烧室燃烧过程存在压差，引起高温火焰长期串燃在联焰管处，直接烧坏联焰管、火焰筒等热通道部件（1#燃机发现多起联焰管、火焰筒烧损故障）。

（3）环管脏污，冷态启机后，在切气运行时，松脱的块粒状焦垢物极易堵塞喷嘴总成的旋流器气孔；同样，脏污状态长期运行时，带入的焦化物粘在喷嘴总成的燃气通道内壁处，停机后处于该处的焦化物易流挂固化封堵燃气通道气孔。启机切气运行时，因某个喷嘴堵塞严重，造成单点温度超低，分散度数值偏大，很低负荷即达分散度允许值，机组无法提升负荷。

（4）因燃烧分散度偏高，说明引入一喷、一动的高温燃气温度不均匀，严重影响热通道部件运行寿命及运行安全，当监测分散度数据超过允许值、及其它燃烧故障条件检测到、机组将以燃烧故障启动遮断跳停保护程序，跳停机组。

（5）环管脏污周期与机组大修周期不同，环管脏污一般在运行8个月后就存在，而机组大修时间间隔一般为2.5年，机组一个大修周期内约有2/3时间是在脏污状态下运行，因此，需考虑平时的小修周期内如何进行环管脏污物检查及清理。

3 处理措施

机组小修状态，环管整体拆卸清理实施开展不了，因而考虑隔离环管进行化学溶液循环冲洗，具体管路隔离及联接见图1。

（1）化学清洗液选择固立脱，按1：10稀释配液；

（2）清洗工艺流程：

①机组停机自然冷机10h后，对环管氮气清吹扫干净，待拆支管。

②拆卸下10支煤气支管（拆前做好安装位置及序号标记），对环管进气口法兰进行堵板安装，在进、回水小法兰处对环管进行堵板隔离。

③按图管线示意图安装清洗泵、排污管、加热器等设备，并进行气密性检查，尤其是在轮机间处法兰接口，软管接头处不能存在泄漏。

④清洗过程：先引热水启泵对环管进行加热，加入自来水控制水温在60℃以下，热水在环管内循环以使整个金属环管升温至50℃——开启底部排污阀排掉冲刷脱落的块状焦垢物——排干净后，关闭底部排污阀，重新加入热水及化学溶剂，按大于（1：10）比例配液——化学溶液循环溶解清洗约36h，其间每循环4h停1h，对温度控制在60℃左右，采取补充热水及开加热器措施，当发现溶液脏污物浓度较高时可从底部排污水并收集处理，另行加注热水及固立脱溶剂——清洗36h后，停泵，对环管内污水收集处理，完成后加注清水进行循环，同时稍开底部排污阀排污水，循环至水清为止，清洗结束。

⑤拆管及人工清除：清洗结束，从底部排污阀排尽清水后，先拆上部堵板，人工引清洗机水对环管内壁进行冲刷水冲洗（水压0.3～0.4MPa），清除粘附的残留焦块物。

⑥清水冲洗干净后，拆环管上的进气堵板、隔离堵板，更换新的金属垫子重新回装好，操作氮气对环管清吹5次。

⑦外观检查好，回装清洗后的煤气支管，注意对环管侧的金属垫子放正安装；对喷嘴总成重新回装好。

4 环管清洗联接示意图（如图1）

图1 环管清洗联接示意图

5 环管清洗后效果

公司两台燃机在2015年度相继开展了环管清洗检修施工，在1#燃机环管清洗中（8月27日），发现环管底部相对较脏，整个环管通径底部焦化沉淀物堵塞约1/3。1#燃机燃烧分散度在清洗完后，整个低温区有较好改善，较好的控制燃烧分散度，负荷提升不受影响；对于2#燃机，清洗时环管脏污程度相对较轻，清洗后相对低温区虽有所改善，但因存在局部的高、低温区（原因不明，待查），在某个负荷节点较快拉升分散度，严重制约负荷的提升。

在相近运行环境、相同负荷条件下对1#燃机燃烧工况进行数据对比：

清洗后燃烧分散度数据：15.1MW，分散度19.7（如图2）。

清洗前燃烧分散度数据：14.9MW，分散度41.6（如图3）。

6 改进措施

通过此次环管清洗，1#燃机燃烧分散度得以较好解决，2#燃机因存在其它未明原因影响，存在局部高、低温点，分散度处于高位；总结此次施工清洗实情，待改进措施有以下几点：

（1）对2#燃机需多个部位检查，如喷嘴总成、煤气支管、联焰管等开展详查，找出局部高、低温点的原因，尽快解决分散度偏高问题。

（2）两台燃机环管建议一年实施化学清洗一次，相关的材料附件清洗整理入库备用。

（3）对于弯头过多的煤气支管择机改造，降低气流阻力及焦化物结垢量；针对底部焦垢物运行在线收集罐，进气口过小，易堵塞影响运行状态收集效果，择机改用1寸管（现1/2寸），增加在线运行收集量。

图2 清洗后燃烧分散度数据

（4）建议在环管底部安装一组法兰，使一段约700mm长的环管变为可拆式，时间短的检修可拆开进行物理清理。

图3 清洗前燃烧分散度数据

[1]徐纲，房爱兵，雷宇，俞镔，刘庆国，聂超群，黄伟光.燃气轮机中热值合成气燃烧室改造技术——现场调试与考核[J].工程热物理学报，2007（06）.

[2]刘聪.不同进气环境下微型燃气轮机燃烧及污染物排放特性研究[D].中国矿业大学，2015.

TK17

A

1004-7344（2016）07-0236-02

2016-2-9

胡有福（1974-），助理工程师，中专，从事燃气-蒸汽联合循环发电厂运行、检修技术管理工作。