M701SDA型高炉煤气燃气轮机低热值运行技术优化

摘要

低热值燃气轮机联合循环发电技术可充分利用钢厂自产的高炉煤气、焦炉煤气等二次能源进行高效、清洁发电。焦炉煤气热值较高，通常与高炉煤气掺混以提高燃料热值，用于点火及稳燃。但由于国内钢厂焦炉煤气供应系统稳定性较差，且供应量无法保证，因此容易导致燃气轮机燃料热值波动引发机组燃烧不稳定甚至跳机。本文的目的是研究低热值工况下燃气轮机的燃烧及运行稳定性，更进一步的拓展低热值燃气轮机的运行热值范围，从而扩展低热值燃气轮机的应用。
　　根据火焰燃烧理论，通过公式推导探讨扩散燃烧稳定性影响因素、燃烧室热声震荡产生的机理以及产生燃烧振动的条件;分析了低热值燃料工况下燃气轮机的通流特性和安全性。
　　制定了M701SDA高炉煤气机组的低热值运行实验方案，实验研究在各种热值条件下的燃烧调整、负荷波动、急降负荷及甩负荷。结果表明在喷嘴及燃烧室不作改造的前提下，M701SDA高炉煤气燃机低热值工况下运行状态良好，燃烧振动、BPT偏差及其它运行参数均正常。
　　通过理论推导以及实验结果分析，确认M701SDA型燃气轮机的运行热值可由过去的4400kJ/Nm3扩展为3200-4400kJ/Nm3，成功实现燃用100％高炉煤气发电，极大地提高了M701SDA联合循环机组的燃料适应性，运行可靠性及经济性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 燃气蒸汽联合循环系统及特点

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内外低热值燃气轮机发展及运用现状

1．3．2 低热值工况下M701SDA型燃气轮机燃烧室特性

1．3．3 燃烧状态诊断系统

1．3．4 低热值运行故障的工程现状

1．3．5 低热值工况稳定运行的方案

1．4 本文的研究内容和研究目标

第二章 燃气轮机低热值运行的理论分析

2．1 低热值燃料气分析

2．1．1 低热值燃料气成分特性理论分析

2．1．2 低热值燃料气特性计算

2．2 火焰燃烧理论分析

2．2．1 火焰燃烧传播速度

2．2．2 扩散燃烧火焰特性

2．2．3 火焰燃烧稳定性分析

2．3 燃烧室燃烧稳定性分析

2．3．1 燃烧室理论方程

2．3．2 当量比对燃烧稳定性的影响

2．4 低热值燃气轮机系统特性分析

2．4．1 低热值工况下燃气轮机通流特性

2．4．2 燃气轮机通流特性的影响因素

2．5 本章小结

第三章 M701SDA型燃气轮机低热值运行实验平台及测量系统

3．1 低热值运行实验平台介绍

3．1．1 M701SDA燃气轮机实验平台的基本设施与系统

3．1．2 低热值扩散燃烧室

3．1．3 实验平台控制系统

3．2 燃气轮机燃烧室监测系统

3．2．1 燃气轮机燃烧室振动的类型及危害

3．2．2 燃烧振动(CPFM)监测系统

3．2．3 CPFM监测系统的运用

3．3 本章小结

第四章 M701SDA型燃气轮机低热值运行实验

4．1 低热值运行实验前的准备

4．2 低热值运行实验

4．2．1 机组低热值运行状态及参数

4．2．2 机组燃烧调整

4．3 极端工况运行实验

4．3．1 负荷波动实验结果

4．3．2 快速降负荷实验结果

4．3．3 100％甩负荷及打闸实验

4．4 低热值实验过程及结果讨论

4．5 运行优化与新机型的开发

4．5．1 低热值运行的优化

4．5．1 新机型开发探讨

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

作者在读期间发表的论文