燃烧器旁通阀研究

杨帆

摘 要：为了改进部分负载时燃烧的稳定性，在M701F型燃气轮机上安装了旁路机构。基于此，本文首先介绍了M701F型燃气轮机上安装的旁路机构，然后探讨旁通阀的动作情况，以期能为相关学者的研究提供参考。

关键词：燃气轮机；旁通阀；启停机

中图分类号：TK411 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）14-0086-02

Study On the By-pass Valve of the Burner

YANG Fan

（Beijing Jingfeng Gas Power Generation Co.， Ltd.，Beijing 100074）

Abstract： In order to improve the combustion stability under partial load， a bypass mechanism was installed on the M701F gas turbine. Based on this， this paper first introduced the bypass mechanism installed on the M701F gas turbine， and then discussed the action of the bypass valve， in order to provide reference for the research of the related scholars.

Keywords： gas turbine；bypass valve；start stop

1 燃烧器的旁路机构

M701F型燃气轮机上安装有旁路机构（如图1所示），以改进部分负载时燃烧的稳定性。燃烧器旁路机构旁通阀将压气机的出口空气直接引入过渡段（尾筒），以提高启动时火焰的稳定性并保持提升负荷时理想的空燃比。旁路机构在机组满负荷时完全关闭。

旁路机构主要由栅形阀、阀杆及油动机组成。旁路机阀体上均匀分布着20只旁通空气孔，分别与对应的20只燃烧器尾筒通过旁路弯管一一连接。油动机控制阀环的转动，改变旁通空气孔流通面积的大小，以控制流经燃烧器燃烧区域空气的多少。

栅形阀由旁路机构本体和旁路环组成（见图2）。执行机构转动旁路环，使栅形阀打开和关闭，这可调节经旁路弯头进入过渡段的空气量。旁路系统用于控制以下两种情况：①当燃料流量小时，难以保持火焰稳定；②当燃料流量大时，NOx值急剧增大。

燃料/空气比由通过旁路弯头进入过渡段的空气量控制。旁路阀在部分负荷条件下打开，从而增加通过过渡段的空气量，减小通过喷嘴的空气流量。

2 旁通阀动作情况

图3为京丰燃气发电有限责任公司#1机组启停机曲线。从图3可知，燃烧器旁路阀在启动至满负荷过程中的动作情况，启机到点火BV最大开度100，点火到2 200r/min关小至54，2 200r/min到机组暖机负荷全开，然后随负荷调节。

M701F3型燃气轮机每个燃烧器均设置旁路阀来调整进入燃烧器的空气量，目的是优化空燃比。旁路阀控制与值班燃料流量控制共同作用，保证了燃烧过程中火焰的稳定性、燃烧波动在正常范围及降低燃烧过程中产生的NOx含量。

燃烧器旁路阀的控制（见图4）采用与IGV类似的预置曲线控制，其控制信号输出为BYCSO，伺服阀的控制信号为BYCSO1。并网前，BYCSO1是转速、燃烧器壳压力和压气机入口温度的函数；并网后，BYCSO1是燃气轮机负荷、燃烧器壳压力和压气机入口温度的函数[1-3]。

并网前BYCSO1的计算式为：

BYCSO1=BYCSO （1）

式（1）中：BYCSO表示BYCSO的基本輸出值，是燃气轮机转速、燃烧器壳压力和压气机进口温度的函数。

并网后BYCSO1的计算式为：

BYCSO1=BYCSO0-[Δ]BYCSO[×]TBYCSO （2）

式（1）中：BYCSO0表示BYCSO的基本输出值，是燃气轮机负荷、燃烧器壳压力和压气机进口温度的函数；[Δ]BYCSO表示BYCSO的温度修正系数，也是燃气轮机负荷、燃烧器壳压力和压气机进口温度的函数；TBYCSO表示环境温度修正系数，是压气机进口温度的函数。

M701F型燃气轮机燃烧室由环绕机轴布置的20个燃烧小室组成，每个小室有9个燃气喷嘴。在#8、#9燃烧室安装有点火装置，#18、#19燃烧室安装4组火焰探测器。分别是#18火焰探测器A/B，#19火焰探测器A/B。

点火信号逻辑为#18火焰探测器A/B中任意一个检测有火，并且#19火焰探测器A/B中任意一个检测有火，点火信号由0变为1，也就是机组启动点火成功时，控制信号输出BYCSO为通过BYCSO1的相关计算值。

当点火信号由1变为0即当机组打闸停机时，控制信号输出BYCSO为一个恒定的点火设定设定值。直到下一次机组启动点火成功时，BYCSO信号始终为点火设定值。通过京丰燃气#1机组启停机曲线得知，燃烧器旁通阀开度于机组点火前一直处于全开状态，其控制信号输出为100，即点火设定值为100。

3 结语

本文介绍了燃烧器旁通阀理论与逻辑的一些基础知识，分析了旁通阀在机组启动运行过程中的状态转换过程。希望本文的研究能为M701F型机组日后的监视工作提供帮助。

参考文献：

[1]清华大学热能工程系动力机械与工程研究所.燃气轮机与燃气-蒸汽联合循环装置[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]姚秀平.燃气轮机及其联合循环发电[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3]焦建树.燃气联合循环[M].北京：机械工业出版社，2002.