摘要：簡要介紹了9FA型燃氣輪機的組成及工作原理，對其運行中的壓氣機水洗工作進行了闡述，探討了水洗過程中所遇到的問題及解決辦法，提出了改進的思路與方案，并評估了相應的效益。

　　關鍵詞：燃氣輪機,壓氣機,在線水洗,離線水洗,經濟效益

　　為適應國家電力供應發展的多樣化，以各種新能源、清潔能源發電的電廠建設正在逐步豐富和完善我國以燃煤為主力發電的格局。在工業發達、用電量高的大中型城市，電網的負荷需求在白天和夜晚的變化很大，這就需要多樣化的調峰手段來保證電網的安全穩定運行。以天然氣為燃料的燃氣輪機電廠，具有啟停方便、運行靈活等優點，成為了電網調峰的主要手段之一。9FA型燃氣輪機為美國通用電氣公司(GE)生產，一般采用燃氣—蒸汽聯合循環布置，以提高發電效率，在國內具備一定的裝機規模。

　　1 系統介紹

　　9FA型燃氣輪機主要由一臺18級的軸流式壓氣機、一個由18個低NOx燃燒器組成的燃燒系統、一臺3級透平和燃機輔助系統組成。工作原理簡述為從大氣中吸取一定量的空氣，在壓氣機內壓縮后與天然氣以一定的比例混合，進入燃燒腔室燃燒，所產生的高溫煙氣推動透平旋轉做功。

　　在燃氣輪機的運行期間，壓氣機所吸入的空氣中可能含有灰塵、粉塵、昆蟲和油煙，這些污染物大部分會在進入壓氣機前被入口過濾器除去，而少量的干性、濕性污染物會沉積在壓氣機的通流部件上，造成燃氣輪機的出力及效率下降。因此設置相應的水洗系統，定期對壓氣機內沉積污染物做清潔處理。

　　壓氣機的水洗方法分為在線水洗和離線水洗兩種。在線水洗是指機組在接近基本負荷運行時，將除鹽水噴射到壓氣機中進行清洗。離線水洗是指機組在冷拖方式下運行，將加入了洗滌劑的清洗液噴射到壓氣機中進行清洗。兩種方法均要通過啟動水洗泵并操作相應的水洗閥門的開關狀態，使水洗溶液經過管道以適宜的比例、壓力、溫度和流量噴射到壓氣機中。

　　2 在線水洗的運行探索

　　在線水洗的投運初期，經常會出現水洗泵跳閘的故障，相應的Mark VI控制系統上會出現順控邏輯報警，在線水洗的故障率較高。通過對出現的故障類別及次數的統計，得出引起水洗泵跳閘的故障類別有：水洗泵給水流量低、壓氣機進口可轉導葉IGV開度≤68°、水洗泵出口壓力低和水洗泵入口壓力低，其中以水洗泵給水流量低報警出現得最為頻繁。

　　為解決這一問題，在水洗的過程中進行了一系列的探索。鑒于兩臺機組共用一個水洗模塊，通過比較兩臺機組的在線水洗情況，發現#2機組出現的水洗故障明顯多于#1機組。在對水洗泵出口球閥開度、再循環門開度、兩臺機組的水洗總手動門的開關狀態等影響因素進行一一排查之后，找到了水洗泵因給水流量低而跳閘與在線水洗噴射電磁閥有關。

　　根據在線水洗調試初期的邏輯設定，在線水洗順控程序執行完畢后，即刻關閉在線水洗噴射電磁閥，延時3秒后停運水洗泵，即兩臺機組的停泵延時均為3秒。而運行現狀卻是#2機在投運在線水洗完畢后屢次出現給水流量低報警故障，#1機則不會。

　　針對兩臺機組在同一邏輯設定下所出現的不同情況，分析認為由于水洗模塊布置在#2機主廠房內，水洗泵出口距離#2機的在線水洗噴射電磁閥較近，相應的管道布置較短，在順控完畢后電磁閥的關閉所造成的管道內給水流量的下降速度較#1機快，容易觸發流量低測點報警，造成水洗泵跳閘后不能再次啟動。

　　因此有必要修改#2機的在線水洗完畢后的停泵延時邏輯，通過逐步的試驗后得出，停泵延時縮短為1秒則不會出現上述問題。此次探索和鞏固后，在線水洗的運行一直保持良好。

　　3 離線水洗的改進

　　3.1 初期的離線水洗步驟

　　投產初期的壓氣機離線水洗一直采用GE公司運行維護手冊的建議方式，離線水洗前燃氣輪機處于停機狀態并充分冷卻，第二級輪間溫度不得超過65.6℃，水質和洗滌劑質量符合要求，做好水洗隔離措施。機組必須送入軸封蒸汽、建立真空，強制汽包水位保護、二氧化碳火災保護，主要參數都必須達到機組啟動條件，然后手動啟動透平排氣框架冷卻風機和2號軸承隧道冷卻風機，同時Mark VI選擇水洗狀態，方可進行壓氣機的離線水洗，分下列幾個步驟進行：

　　(1)清水沖洗

　　在Mark VI上選定離線水洗，使機組按冷拖方式運行，可轉導葉IGV開度自動達到最大角度，開始60秒鐘的清水噴射沖洗;

　　(2)加洗滌劑清洗

　　完成洗滌劑置換后，在Mark VI上選擇Initiate Wash(初次水洗)，開啟離線水洗噴射電磁閥，分8次噴射洗滌劑進入壓氣機，然后在低盤車轉速下浸泡20分鐘;

　　(3)漂洗

　　完成清水置換后，在Mark VI上選擇Initiate Rinse(初次漂洗)，開啟離線水洗噴射電磁閥，開始漂洗循環，激發30個漂洗脈沖，在初次漂洗完成后，可根據現場漂洗清潔程度選擇增加5次額外的漂洗或結束漂洗;

　　(4)冷拖甩干

　　停止漂洗后機組投盤車，選擇冷拖方式高速甩干20分鐘，直至各疏水口、排污口完全干燥后停機，并恢復水洗隔離措施。

　　3.2 改進的思路與依據

　　由于要使得Mark VI控制系統上允許機組啟動的所有邏輯條件滿足后，才能啟動離線水洗程序，而鑒于停機后一些輔助設備因檢修工作無法啟動，或無必要真正啟動，則可通過強制邏輯條件來達到這一要求。

　　對于送入軸封蒸汽、建立真空的條件，機組在進行離線水洗前都是經過充分冷卻的，且離線水洗時的最高轉速只有540r/min，即便不送入軸封蒸汽也不必擔心因漏入空氣使轉子的差脹變得過大，同時鼓風所造成的汽輪機排汽缸溫度也不會過高，完全可以通過后缸噴水系統使之降溫，所以機組也不必建立真空。

　　根據以上思路，離線水洗前的準備工作可以免去送軸封、抽真空等步驟，而通過強制真空保護來使水洗啟動條件滿足。相應地可以不用開啟啟動鍋爐來供給廠用輔助蒸汽系統以滿足軸封需求，不用開啟軸加風機，不用啟動真空泵建立真空。閉式循環水系統方面可以用緊急停機冷卻水泵來代替閉式水泵的運行，開式循環水系統方面可以用輔助循環水泵來代替循環水泵的運行。

　　3.3 改進后的效益

　　如上所述，改進后的方案減少了若干電機的啟用，或用小功率泵代替大功率泵運行，各電機正常運行時的平均功率如下：循環水泵925kW，輔助循環水泵118.5kW，閉式水泵332.5kW，緊急停機冷卻水泵39.5kW，軸加風機14.9kW，真空泵144.8kW，啟動鍋爐風機、給水泵及加藥泵共98.7kW。以一次離線水洗平均耗時10小時計，改進后可節約電量：(925-118.5+332.5-39.5+14.9+144.8+98.7)×10=13579kW•h，以每kW•h電費0.52元計算，共節約電費約：0.52×13579≈7061元。

　　另外，啟動鍋爐運行時所耗天然氣流量平均為1000NM3/h，所產生的蒸汽流量平均為10t/h，天然氣價格為3.98元/ NM3，蒸汽費用為150元/t，則節約燃料成本：1000×3.98×10=39800元，節約蒸汽費用：10×150×10=15000元。

　　即改進后的經濟效益為：7061+39800+15000=61861元。同時減少了離線水洗的工作量，縮短了準備時間，提高了工作效率，創造了相應的安全效益和無形效益。

　　4 結束語

　　9FA型燃氣輪機的應用在國內正逐步推廣，對于保障其安全經濟運行的技術還有待進一步的摸索與總結。壓氣機的水洗工作是保養燃氣輪機的重要手段之一，對燃氣輪機的檢修周期、使用壽命有著至關重要的影響作用。本文探討了現場運行中的一些經驗，旨在促進行業內的分享與交流，與大家共勉!

　　參考文獻：

　　[1] GE Energy. Operating Procedures Manual. F-Class Gas Turbine Compressor Washing, GEK 107122c, Revised August 2005.

　　[2] 廣州珠江天然氣發電有限公司, S109FA聯合循環機組運行規程(第三版). Q/ZJRD-302.01-2012.

　　[3] 中國華電集團公司, 大型燃氣—蒸汽聯合循環發電技術叢書, 設備及系統分冊. 北京: 中國電力出版社, 2009.