《发电用燃气轮机燃烧调整技术规程》

ICS

T/CEC

中国电力企业联合会团体标准

XX/X—***—2019

发电用燃气轮机燃烧调整技术规程

Technicalspecificationofgasturbinecombustiontuningforpower

generation

（征求意见稿）

2019-XX-XX发布2019-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

目次

前言……………….Ⅱ

1范围................................................................................................................................................1

2规范性引用文件............................................................................................................................1

3术语与定义....................................................................................................................................1

4燃烧调整实施................................................................................................................................2

附录A（规范性附录）燃烧调整方案的编写................................................................................9

附录B（规范性附录）燃烧调整报告的编写..............................................................................10

I

II

发电用燃气轮机燃烧调整技术规程

1范围

本标准规定了发电用燃气轮机燃烧调整的术语和定义、范围、燃烧调整准备、实施步骤

及调整分析报告。

本标准适用于燃机单机容量40MW及以上，采用干式低氮燃烧系统的发电用重型燃气

轮机燃烧调整，其他类型燃气轮机可参考执行。

2规范性引用文件

下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适

用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本文件。

GB/T15135-2002燃气轮机词汇

GB/T18345.1-2001燃气轮机烟气排放第1部分：测量与评估

ASMEPTC22-2005燃气轮机性能试验规程

3术语与定义

3.1

干式低氮燃烧drylowNOxcombustion

通过燃料和空气预混，合理控制燃烧火焰温度而实现燃气以低氮氧化物含量排放的技

术。

3.2

燃气轮机燃烧调整gasturbinecombustiontuning

燃气轮机在运行过程中，通过对燃烧室局部空燃比（即各支路燃料配比）的调节，寻找

燃烧安全运行与低污染排放边界的过程。

3.3

预混燃烧premixedcombustion

燃料与空气在燃烧前混合，形成一定浓度的可燃混合气体后在燃烧室内燃烧的方式。

3.4

燃烧压力脉动combustiondynamics

在燃气轮机预混燃烧过程中，燃烧室内的压力短时间内在微正压和微负压之间不规则变

化的现象。

3.5

修正华白指数modifiedwobbeindex

1

通过调整天然气温度改变燃料华白指数，使其适用于燃气轮机对燃料的要求。

3.6

燃机排气温度gasturbineexhausttemperature

燃机最后一级透平出口法兰处静止平面的工质质量流量加权平均总温

（GB/T15135-2002燃气轮机词汇10.6）。

3.7

排气分散度exhaustgastemperaturespreads

安装在排气道内的测温热电偶测量值与燃机排气温度之间的差值绝对值。

3.8

引压管waveguidepipe

将燃机燃烧室内压力引至外置压力传感器的装置。

3.9

燃烧参考温度combustionreferencetemperature

采用非直接测量方式推算出的、以温度形式表征的、可代表燃气轮机燃烧强度的一种特

征参数。

3.10

燃料回路流量theflowthroughfueldeliveryline

燃料输送管路同一个截面单位时间内流过的燃料质量流量。

4燃烧调整实施

4.1燃烧调整需求判断与目的

4.1.1出现以下情况需进行燃烧调整：

a）新建燃气发电机组投产后，或原有燃气发电机组燃烧系统发生重大改变时，需进行

燃烧调整，并且在燃烧调整选取的负荷点应覆盖全部预混模式负荷范围；

b）机组热端部件检修或拆解之后；

c）与前一次燃烧调整时环境温度变化大时（一般大于等于20摄氏度）；

d）燃料低位（高位）热值改变时（即超过机组华白指数的允许范围）；

e）燃机排放指标出现异常变化；

f）燃烧脉动压力幅值接近或超过机组报警值；

g）因燃烧导致机组运行状况异常，如燃烧模式切换时出现负荷波动、熄火等问题。

4.1.2燃烧调整主要目的：

a）优化燃机燃烧状态，提高燃机运行安全裕度；

2

b）控制燃机排气温度至合理范围；

c）改善氮氧化物等气体污染物排放；

d）确定燃气轮机燃料最佳配比；

e）获取燃气轮机不同负荷下燃烧特性；

f）调整温控曲线，优化基本负荷出力；

g）诊断其他燃烧异常问题，并提供优化建议。

4.2燃烧调整前准备

4.2.1制定燃烧调整方案

在实施燃烧调整之前，应结合机组历次燃烧调整情况（如燃烧数据、排放数据等数据）、

燃机设备条件、燃料和燃烧方式、常用负荷区间等情况，制定燃烧调整方案。燃烧调整方案

编写应详尽细致，对燃烧调整准备、过程、数据处理等工作进行约束，对燃烧调整过程中出

现的各种不稳定工况要有明确预案，明确各方工作职责与分工，方案编写参见附录A。方案

制定后，完成技术交底和安全交底。

4.2.2设备状况检查与准备

实施燃烧调整前，应对各燃机系统进行全面检查，记录各设备部件及有关辅助设备的状

态，进行必要的校准、消除设备缺陷。应重点检查压气机叶片清洁度、压气机进口导叶执行

机构和燃料调节阀开度指令反馈一致性、燃料系统各滤网压差等。

根据燃烧调整目的和任务需要，在相关位置增设必要的流量、温度、压力、烟气成分测

点，若现场测点无法满足要求，应另行配置测量仪器，并在进行燃烧调整之前完成仪器的校

准和标定工作。

4.3燃烧调整参数测量

4.3.1燃烧压力脉动测量

燃烧室压力脉动测量应注意以下几点：

a）明确被测量燃烧室典型的燃烧压力脉动频率、幅值；

b）根据测量项目和测量方法，完成测量仪器校准和标定工作等；

c）对于未配置在线燃烧压力脉动监测装置的机组，应增设压力脉动监测装置。监测装

置的引压管，插入相应燃烧室预留的压力脉动测量孔，垂直穿过燃烧缸、火焰筒直

至燃烧区，末端与火焰筒面向燃气一侧的表面平齐，如图1所示；

3

引压管

引压管安装接头

燃烧室外壁

火焰筒

图1引压管安装位置示意图

d）每个燃烧室的压力脉动均应各自独立测量；

e）引压管安装完成后应对测量孔进行封闭。测量时打开封堵，测量完成后，应重新封

闭。

4.3.2烟气排放浓度测量

烟气排放浓度测量过程应注意以下几点：

a）测量烟气中NOx、CO、O2的浓度及烟气湿度；

b）根据测量项目和测量方法，完成测量仪器的准备工作，包括仪器的校准和标定工作

等；

c）燃烧调整前根据任务需要，在有关位置增设必要的烟气成分等测点，用于燃烧调整

期间的测量。宜选取烟道或烟囱中最具代表性的位置进行实时测量，测点位置尽可

能接近烟道或烟囱中心，一般布置在余热锅炉烟囱预留取样口，如图2所示；

图2燃气轮机烟气排放测点布置

d）测量设备安装完成后应对测点位置进行封闭。测量时再打开封堵，测量完成后，应

重新封闭；

e）烟气排放浓度测量选用的分析器类型、主要性能规范及精度要求参见GB/T

18345.1-2001燃气轮机烟气排放第1部分：测量与评估。

4.3.3机组其他参数测量

通过机组监测控制系统读取机组以下数据：

a）燃机（或联合循环）功率；

4

b）压气机进口导叶开度；

c）燃料温度、流量、压力、热值、天然气阀门开度；

d）环境压力、温度、湿度；

e）压气机进气温度、排气温度、排气压力、滤网压差；

f）燃机排气温度及排气分散度；

g）清吹阀开度。

4.4燃烧调整步骤

4.4.1燃烧调整期间参数波动范围

燃烧调整期间，应保持燃料流量以及负荷稳定，以避免测得数据受到影响：

a）参照ASMEPTC22-2005燃气轮机性能试验规程，燃烧调整期间进入燃烧系统的

燃料流量波动不应超过1.3%；

b）参照ASMEPTC22-2005燃气轮机性能试验规程，燃机（或联合循环）功率波动

不应超过1.3%。

4.4.2燃料回路流量调整

燃料回路流量调整主要影响燃烧室局部空燃比，调整步骤如下：

a）改变燃机（或联合循环）功率至所需的工况，并保证机组持续稳定运行10min以

上。通过燃烧压力脉动监测系统等测试仪表，监测燃烧室压力脉动及烟气排放测量

参数，进行表1、表2所示的数据记录。并判断燃气轮机燃烧状况，确定需调整的

控制参数；

表1燃烧压力脉动监测数据记录

单位：振幅：Psi，频率：Hz

频段熄火频段低频段中频段高频段

燃烧室编号振幅频率振幅频率振幅频率振幅频率

1

2

3

……

燃烧脉动最大振幅

及对应频率

燃烧脉动最大振幅

对应的燃烧室编号

表2燃烧调整其他监测数据记录

类别参数单位（示例）

5

类别参数单位（示例）

调整时刻-

负荷MW

机组信息

压气机进口导叶开度°

燃烧参考温度℉

燃料回路流量分配比例改变量-

燃料回路流量分配比例%

修正华白指数BTU/scf/°R0.5

燃料温度℉

燃料参数

燃料流量lbm/s

燃料压力psig

低位热值BTU/scf

天然气阀门开度%

环境压力inHg

环境温度℉

环境湿度%

环境参数压气机进气温度℉

压气机排气温度℉

压气机排气压力psig

压气机压比-

污染物NOx浓度（校正到15%氧量后）mg/Nm3

排放参数CO浓度（校正到15%氧量后）mg/Nm3

排气温度℉

排气分散度1℉

排气参数

排气分散度2℉

排气分散度3℉

清吹参数清吹阀开度%

注：监测记录参数的单位，以实际燃烧调整机组监视系统的参数单位为准，表格单位仅为

示例。

b）针对第一路燃料回路流量，增加（或减少）燃料分配比例，每次调整步长宜不超过

0.5%，等待5s，同时监视燃烧压力脉动，一旦出现燃烧压力脉动接近报警值或污

染物排浓度超过限定值，应逐步恢复初始值。如无异常，稳定运行不少于5min，

6

再次记录表1和表2的测量参数；

c）重复b）操作，直至燃料回路流量分配比例改变值达到5%（或-5%），再逐步恢复

初始值。恢复至初始值期间，无需记录测量参数，再向反方向调整，重复b）操作，

直至燃料回路流量分配比例改变值达到-5%（5%）。至此第一路燃料回路流量调整

操作完毕，在逐步将燃料回路流量分配比例恢复至初始值；

d）如不存在第二路燃料回路流量，分析压力脉动及排放指标的变化趋势，确定当前负

荷下最优燃料配比；

e）若存在第二路燃料回路流量，则保持第一路燃料回路流量为初始值，对第二路燃料

回路流量执行b）、c）操作。根据上述结果，分析判断是否需要进行两路燃料回

路流量配比调整操作。如需调整，按图3所示，选择相应象限区域的组合比例进行

调整。并根据参数结果分析压力脉动及排放指标的变化趋势，确定当前负荷下最优

燃料配比；

f）改变燃机（或联合循环）功率至下一工况点，重复上述a）~e）操作，直至所有工

况点燃烧调整操作完成；

g）如果各负荷段燃料回路流量配比未发生改变，则燃烧调整结束。若燃料回路流量配

比发生改变，则向控制系统中写入最新的燃料回路流量配比值。

图3两路燃料回路流量分配比例调整示意

4.4.3全负荷燃烧稳定性测试

当控制系统中燃料回路流量配比改变后，需进行全负荷范围内燃烧稳定性测试，测试过

程中注意事项如下：

7

a）测试过程中，燃机以设计的变负荷率，由最低预混燃烧负荷升到满负荷，再降到最

低预混燃烧负荷。升降负荷过程中，密切关注燃烧压力脉动幅值与污染物排放值。

如无异常，则燃烧调整结束；

b）如测试过程中出现燃烧压力脉动幅值或排放值异常，记录出现异常值负荷点的燃烧

参考温度，并对问题工况点重新进行燃烧调整，重复4.4.2操作，直至各参数指标

正常。调整完之后仍需进行至少一次全负荷燃烧稳定性测试。

4.4.4其他参数调整

当上述燃料回路流量配比调整无效时可做如下调整：

a）调整燃料温度；

b）对于可进行清吹空气调整的燃烧系统，可尝试调整清吹空气量。清吹空气量调整调

整步长不宜超过1%，调整操作步骤同4.4.2操作。同时为保证最低清吹量，调整

清吹参数时应考虑最低限制值，该限制值遵循燃机设备规范或控制系统限制。

c）若燃烧模式切换过程出现异常，可尝试提高燃烧模式切换点温度，每次调整幅度宜

不超过5℃；

d）温控线函数调整；

e）带燃烧室旁路阀的机组，调整旁路阀的开度。

4.5燃烧调整分析与报告编写

燃烧调整完毕后，应在整理调整数据、分析调整结果的基础上编写燃烧调整报告，对燃

烧调整进行全面的总结。

燃烧调整报告内应重点对影响燃机燃烧状况的因素进行分析，并在该基础上给出该次燃

烧调整的结论。燃烧调整报告的主要内容参见附录B。

8

附录A

（规范性附录）

燃烧调整方案的编写

A.1燃烧调整方案大纲至少应包括以下内容：

a）燃烧调整背景、目的、任务和内容；

b）燃机设备状况、历次燃烧调整情况；

c）燃烧调整测量项目和测点布置；

d）燃烧调整各方职责与分工等；

e）燃烧调整负荷安排；

f）燃烧调整实施步骤；

g）燃烧调整数据记录及处理；

h）燃烧调整安全措施。

A.2燃烧调整方案参考目录，见图A.1。

项目名称

一、项目概述

1.1项目简介

1.2燃烧调整目的及依据

二、燃机主要技术规范

2.1燃机主要技术指标