宋子义
摘要燃气轮机由重质燃料（原油、重油）改为天然气燃料后，由于燃料的物化特性、燃烧设备以及燃烧温度场的改变，在机组投运时，必须对相关部件进行严格精细的检修清理，对温控线设定值进行修改，以确保部件及机组的安全性、经济性，达到延长使用寿命的目的。
关键词燃气轮机燃料油改气
中图分类号TK47文献标识码B
1.燃料喷嘴及火焰筒检修清理
对于双燃料喷嘴，在改烧天然气前，应对其进行解体检修，清理燃油通道内的杂质及残留油分，否则将产生如下危害：
(1)残留在喷嘴内的油分高温下碳化结焦，堵塞燃油流道，使机组不能切换至油燃料运行，油燃料系统失去备用功能。
(2)碳化结焦及灰分颗粒容易造成旋流器堵塞，引起火焰筒头部的气流场变形，火焰会伸长或偏斜，造成火焰筒局部烧蚀或烧穿。
(3)旋流器堵塞后，各火焰筒间的燃烧强度及主气流速度场发生变化，引起各火焰筒间的空气流量分配不均匀，进而造成各燃烧室间的压力不平衡，使火焰沿联焰管从压力高的燃烧室向压力低的燃烧室流动，导致取欲舀管蠕变、烧穿甚至烧穿群炎舀管外套。
火焰筒上的积垢、结焦等应彻底清除。这些沉积物堵塞火焰筒冷却孔，造成火焰筒局部过热烧毁。同时，由于沉积物分布不均匀，使火焰筒受热也不均匀，产生较大的热应力，易造成翘曲变形等。
2.确保燃油供给设备性能良好
供油母管上的燃油截止阀及燃烧室供油歧管上的燃油单向阀应关断无泄漏。若二者密封性能失效，将使燃油逐渐进入燃烧室。泄漏量很小时，易造成燃料喷嘴碳化结焦；泄漏量较大时，燃油在燃烧室底部积聚，机组点火时，燃油会自燃，导致火焰筒及其他部件局部过热变形甚至烧穿。即使烧天然气，在机组启动前，也要试验一下，当启动失败排油阀内是否有油排出。
3.温控线设定值的改变
由于重质燃料的火焰辐射强度大，容易造成火焰筒及透平部件局部高温变形，同时为了减轻碱金属化合物、钒化合物对热通道及叶片的高温腐蚀，一般在烧重质燃料时的温控线设定值要比设计值低一些。机组改烧天然气后，想达到提高燃机效率及联合循环效率的目的，必须将温控线设定值提高到接近设计值。如某厂烧原油时将燃机温控线设定为515℃，燃气初温1073℃；烧天然气时将温控线设定为543℃，燃气初温1200℃。若机组在油改气时未进行热通道部件大修及清理叶片积垢，直接将温控线由515℃调整为543℃，燃气初温将由1073℃升高到1200℃。燃气初温的提高会造成以下不利影响：
(1)引起叶片腐蚀加重
随着初温的提高，沉积在叶片以及金属部件上很多积灰和化合物都将呈熔融状，尤其是烧重质燃料时，碱金属同燃料中含有的硫和氧化物形成Na2SO4和K2SO4。当这些碱金属盐在叶片表面凝结为液滴时，破坏了叶片表面的保护性氧化膜，并阻止这种氧化膜的重新形成，会使硫渗入金属基体，引起硫化和金属的快速腐蚀，引起叶片基体材料中铝和铬元素的贫化。
在高温的燃气中，钒化合物形成的钒酸盐粘结在金属部件上，并同燃气轮机叶片的Cr、Ni、Co等元素发生反应，还原成氧钒基化合物。而这些氧钒基化合物和析出的氧再进行反应，生成钒酸盐，形成了周而复始的氧化还原反应，导致叶片腐蚀。
(2)引起热通道局部高温
燃油燃机运行一定时间后，由于燃料中灰分、杂质和不完全燃烧都会在动静叶片上积灰结垢，长期运行必将造成结垢严重，甚至堵塞冷却孔。如果在这样的条件下，将燃气初温由1073℃提高到1200℃，结垢严重的区域，因得不到良好冷却，导致部分部件产生高温，若这些部件长时间处于高温区，其金属抗疲劳强度和抗蠕变性能降低，金相结构发生变化，造成局部裂纹，甚至掉块。
(3)引起透平振动加剧
提高初温后，有很多原本附着在火焰筒、过渡段及一级静叶片上的垢物呈熔融状，将被高温气流吹掉，带到后几级。这些熔融化合物随气流做功而温度降低，遇到温度较低的动、静叶片就会粘附在上面。粘附在动叶片上的化合物增多，造成转子质量不平衡，引起振动。
针对上述不利影响，机组在油改气时应进行热通道部件（尤其是一级喷嘴）大修及清理叶片积垢，从而提高运行参数，达到提高燃机效率的目的。
某厂由于种种原因未进行大修，直接由原油改为天然气燃料运行，采取的措施是：
(1)在机组运行前，对透平叶片进行离线化学清洗，经窥镜检查，动、静叶片上均没有明显的松散积灰结垢、腐蚀斑迹，对检查结果进行详细记录。
(2)分阶段提高温控线。提高温控线以5℃～10℃为一个阶段，在每一阶段运行一段时间，观察负荷的变化情况，转子振动情况，化学清洗后叶片腐蚀情况，以及排气分散度情况。若负荷没有降低，转子振动不增加，没有明显的腐蚀斑迹，说明此温控线运行是安全可靠的，可进一步提高温控线。若进一步提高温控线，导致负荷、振动都发生变化，腐蚀加重时，在开机时，降低温控线，以确保机组安全稳定运行。
根据运行经验来看，分阶段提高温控线的方案是可行的，既达到了提高燃机效率和延长燃机使用寿命的目的，也积累了运行经验，提高了解决问题的能力。