9f燃机学习资料 2

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1、12.3燃气轮机的维护12.3.1燃气轮机的维护12.3.1.1影响维护的主要因素影响燃机设备寿命的因素有很多，因此，燃机发电企业在制定维护计划时必须了解并且考虑到这些因素。一般来说，燃机的启停次数、燃烧温度、燃料的类型和注入的水或蒸汽的量，这些都是确定燃机维护间隔要求的关键因素，并且这些因素直接影响燃机重要部件的寿命。l燃料类型的影响不同类型的燃料对燃机热部件的影响主要是由于其燃烧过程中的辐射热能，燃机燃烧的燃料范围从天然气到渣油，它们对燃机热部件有着不同的影响。如图1所示，天然气燃料其热辐射能量最小，对燃机燃烧部件寿命的影响也最小，而含有重氢—碳的渣油燃料和重油燃料在燃烧时通常释放出大量的

2、辐射热能，其结果是导致燃烧室硬件寿命的大大缩短，轻油燃料的影响在重由和天然气之间，另外，燃料中常常含有腐蚀性元素，如硫、钠、钾、钒和铅，这些元素会加速燃机透平喷嘴和叶片的热腐蚀，还有，燃料中还有一些元素会直接地或以化合物的形式沉积下来，（化合物是这些元素与为了防止腐蚀而加入的添加剂反应形成的）,这些沉积物会影响燃机部件的性能，并且使部件维护的次数增加，再有，燃料中的杂质，尤其是液体燃料，也会缩短泵、计量设备、流量分配器和喷嘴等的维护周期。除了燃料中含有的污染物外，污染物还可以通过为了降低NOx排放和增加出力而注入的水和蒸汽进入燃机，也可以通过燃机进口蒸发式冷却器进入燃机。这些污染源对燃机热通道

3、部件造成的影响与燃料中所含污染物造成的影响相当。l启停次数的影响图2显示了燃机在整个正常的启动和停机过程中，燃烧温度的变化。点火、加速、加载、减负荷和停机全部过程中燃烧温度在发生着变化，相应地，燃机部件的金属温度也在变化着。在点火和加速过程中，由于叶片的导边响应温度变化要比叶片中部较厚的部位快，这样就出现温度梯度，产生热应力，最终导致裂纹。另外，温度响应的不一致也会第10页共10页产生短暂的压缩应变。在满负荷的情况下，叶片达到了最高的金属温度，由于叶片的内部需要冷却，在表面稳定的温度与冷却部位之间产生了温度梯度，因此也产生了压缩应变。停机过程中，情况刚好相反，叶片的边缘部位响应温度降低的变化要

4、比叶片较厚的部位快，因此在叶片的导边产生了拉伸应变。由此可见，每次启停燃机热部件都要承受较大的热应力的变化，这种低周疲劳对热部件的寿命造成影响，虽然燃机控制系统的设计尽量使温度变化平缓，减轻了该影响，但与燃机在稳定负荷下运行相比，该影响还是很大的。图3为某燃机的一级动叶在一次正常起动和停机循环过程中所产生的热应力的记录。当发生遮断情况时，温度的变化非常剧烈，尤其是在满负荷发生遮断情况下产生的应力要比正常起停循环时产生的应力大得多，其对寿命的影响相当与正常起停循环时的8倍。部分负荷下遮断对寿命所产生的要比满负荷下发生遮断的影响小，因为发生遮断时其金属温度要相对低。与从（一定）负荷下遮断一样，紧急

5、起动和快速加载也会大大缩短维护周期。l燃烧温度的影响燃烧温度越高，燃机热部件的寿命越短，如果燃机在尖峰负荷下的运行，由于其燃烧温度非常高，它将导致燃机热通道部件更频繁的维护和更换。就GE的“E”级燃机而言，在尖峰负荷下运行1小时，相当于在基本负荷下运行6小时，其燃烧温度要比动叶设计寿命所设定的温度高出(+100°F/56°C)。而且，它们之间并不是一个线性关系，当燃烧温度增加200°F/111°C时，运行一小时相当于基本负荷下运行36小时。反之，降低燃烧温度将延长热通道部件的寿命，这就使得我们可以在一定时期内在部分负荷下运行，以平衡有负面影响的尖峰负荷运行。图5反映了燃烧温度的增加对叶片寿命的

6、影响。在有余热锅炉的情况下，当负荷降低时，燃机将首先关闭可转导叶，通过降低空气流量来使排烟温度维持在最高，燃烧温度不会随着负荷的下降而降低，同样，对于干式低NOx燃烧系统的燃机，在低负荷运行下为了降低NOx的排放量，不但进气抽气加热，而且也关闭进口可转导叶。只有单循环非干式低NOx燃烧系统的燃机，当燃机负荷下降到80%时，可转导叶一直保持在打开的位置，在此负荷下，一般燃机的燃烧温度要比基本负荷下的燃烧温度低200°F/111°C。带有灰份的渣油或重油，腐蚀和存积的影响最为主要，并且随着燃烧温度的不同其影响也不同。第10页共10页l注入水／蒸汽的影响注入水或蒸汽对燃机部件寿命和维护间隔是有影响的

7、，即使水或蒸汽都满足规范要求。这是由于高温燃气中增加了水的原故，这样增加了热传导率，使高温燃气传给喷嘴和动叶的热量增加，金属温度增高，降低了部件的寿命。一般来说，注入的水和蒸汽对部件寿命的影响与燃机的控制方式有关，当注水和注蒸汽时，控制系统可以降低基本负荷下的燃烧温度，这样来抵消高温气侧的热传导，以使叶片的寿命不受影响，这就是所谓的“干式运行”。如果在注水时，控制系统仍然维持着原来的燃烧温度，这样