《发电用燃气轮机燃烧调整技术规程》编制说明

《发电用燃气轮机燃烧调整技术规程》

标准编制说明

标准编写组

2019年9月

《发电用燃气轮机燃烧调整技术规程》标准编制说明

1工作过程

1.1任务来源

燃气轮机的工作特性受环境变化影响较大，在大气温度、天然气

热值变化幅度较大的情况下，燃机燃烧工况会偏离设计点，此时燃机

的排放指标、燃烧稳定性指标会出现异常，导致燃烧稳定性下降，热

端部件失效，燃机设备可靠性降低，系统经济性下降。需要及时开展

燃烧调整，将燃机的燃烧状态恢复至正常水平，提高设备可靠性、系

统发电经济性，为燃机发电提质增效奠定基础。

对于燃机制造厂商来说，由于掌握了燃机核心结构等数据，再辅

以试验电站和强大的检验检测能力，很容易形成可以支撑工程应用的

仿真模型，再加上全球燃机数据的汇集，燃烧调整对OEM厂商来说

是一项常规技术。

而由于国内燃机技术力量薄弱，燃机制造厂对燃烧调整技术实施

了封锁，目前国内发电企业在运营的燃机燃烧调整主要通过燃机制造

厂家实施，无法从燃机制造厂获得燃机设计数据，从而实现自主燃烧

调整。在燃机制造厂实施燃烧调整的同时，由于双方技术力量不对等，

造成了燃烧调整质量无评价标准、燃烧调整结果是否合格由燃机制造

商单方面决定、国内燃机发电企业在此缺乏话语权的现象。

根据国家标准化管理委员会关于团体标准试点工作任务的要求，

为适应燃气发电行业运维服务操作规范性的需要，中国电力企业联合

会提出团体标准《发电用燃气轮机燃烧调整评价技术规程》的制定计

划，计划项目号为T/CEC20182085，由电力行业节能标准化技术委

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员会归口管理。

1.2主要参加单位

本标准由华电电力科学研究院有限公司主持编写，杭州华电半山

发电有限公司、中国华电集团有限公司望亭发电分公司、华瑞（江苏）

燃机服务有限公司、东南大学等单位参与编写。

1.3主要工作过程

标准制订工作从2018年10月开始至今，可分为三个阶段：

第一阶段：成立起草小组

华电电力科学研究院有限公司接到标准制订任务后，组织各参编

单位召开了标准制订启动会，成立了由专家和专业技术人员组成的标

准制订起草小组。

第二阶段：资料收集及分析

为做好标准的制订工作，对国内燃气发电企业进行详细的资料收

集及规程分析。经过整理情况汇总，初步建立了标准修订的大体框架

和编写提纲。

第三阶段：标准制订草案起草

2019年1月~2019年7月，依照编写提纲起草标准，经过反复研

讨和修改形成制订版初稿。

第四阶段：标准审查

2019年7月，向节标委提交了征求意见稿，由节标委下达征求

意见的通知。

1.4工作组成员

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序号姓名单位

1石永锋华电电力科学研究院有限公司

2郝建刚华电电力科学研究院有限公司

3丁阳华电电力科学研究院有限公司

4李明华电电力科学研究院有限公司

5徐婷婷华电电力科学研究院有限公司

6刘志敏华电电力科学研究院有限公司

7谢大幸华电电力科学研究院有限公司

8田鑫华电电力科学研究院有限公司

9潘勇进杭州华电半山发电有限公司

10殷小勇中国华电集团有限公司望亭发电分公司

11周晔华瑞（江苏）燃机服务有限公司

12胥建群东南大学

2标准编写原则和主要内容

2.1标准编写原则

为保证燃气轮机燃烧调整操作的规范性，指导燃机发电企业进行

自主燃烧调整，在广泛收集现役燃气轮机运行规程、燃机设备规范及

相关文献的基础上，建立燃烧调整技术规程的总体架构。在充分调研

国内外能源集团、发电企业的基础上，参考燃机制造厂商燃机设备手

册，编写相关技术内容，保证燃烧调整技术规程具有针对性、有效性

和可操作性。

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（1）积极贯彻国家燃机创新发展、重大技术装备国产化进程发

展等方面的政策和方针。

（2）本导则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操作。

（3）充分考虑国内各种类型燃气-蒸汽联合循环发电机组的特性、

机组运行方式，归纳总结燃烧影响因素和相关指标，保证燃烧调整操

作的合理性、准确性和可操作性。

（4）注意与燃气轮机运行规程的匹配。

本标注的制定主要依据国家和行业有关法律法规和标注规范，结

合近年来燃气轮机燃烧调整工作经验，充分吸收和采纳专家、发电企

业的建议。主要依据以下标准进行制定：

《中华人民共和国标准化法》

《中华人民共和国标准化法实施条例》

DL/T600-2001《电力行业标准编写基本规定》

2.2标准主要内容

2.2.1适用范围

目前国内燃气发电以重型燃气发电机组为主，以华电集团为例，

截止2019年5月底，华电集团燃气发电机组总装机容量为1686万千

瓦，其中重型燃气轮发电机组装机容量为1511万千瓦，占燃气发电

机组总装机容量的89.6%；分布式燃气发电机组总装机容量为175万

千瓦，占比10.4%。可以看出，分布式燃气发电机组占燃气发电机组

总装机容量的比例较小。另外，由于分布式燃气发电机组与重型燃气

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轮发电机组结构型式、机组运行特性差异较大，故暂将本标准的适用

范围定为燃机单机容量40MW及以上，采用干式低氮燃烧系统的发

电用重型燃气轮机，其他类型燃气轮机可参考执行。

2.2.2术语

依据标准《燃气轮机词汇》（GB/T15135-2002），本次标准制订

采用关于燃气轮机主辅机设备和装置等术语的定义。另外，为充分考

虑燃气发电机组燃料分配、燃烧特性和燃烧参数，本次标准结合燃机

操作规程，定义了干式低氮燃烧、燃气轮机燃烧调整、预混燃烧、燃

烧压力脉动、修正华白指数、燃机排气温度、排气分散度、引压管、

燃烧参考温度和燃料回路流量。

2.2.2燃烧调整实施

2.2.2.1燃烧调整需求判断与目的

在役燃气发电机组运维成本很大一部分为燃机热端部件的维护

与保养，而热端部件大部分问题出现在燃烧系统，主要由于燃机的工

作特性受环境变化影响较大，在大气温度、天然气热值变化幅度较大

的情况下，燃机燃烧工况都会偏离设计点，此时燃机的排放指标、燃

烧稳定性指标会出现异常，导致燃烧不稳定，进而发生上述热端部件

问题。因此在每年季节交替或天然气热值有变动时都需要及时的对燃

机进行燃烧调整，将燃机性能和排放指标恢复到较好水平。

燃机的燃烧调整是通过调整进入燃烧室的燃料量和空气量来实

现的，它贯穿于机组从点火到满负荷运行的各个阶段，是燃机调整的

核心技术。燃烧调整的好坏，直接关系到机组的热效率、燃烧室和热

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通道部件的安全运行及污染物排放是否合格。

2.2.2.2燃烧调整前准备

在进行燃烧调整之前，应结合机组历次燃烧调整情况、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。

至少应包括以下内容：燃烧调整背景、目的、任务和内容；燃烧调整

测量项目和测点布置；燃烧调整各方职责与分工等；燃烧调整负荷

安排；燃烧调整数据记录及处理；燃烧调整安全措施等，并依据燃烧

调整方案完成技术交底和安全交底。

其中使用的仪器设备应经过有关部门检定/校准合格，并在有效

期内使用，作业前应对仪器设备加以检查。尤其是燃烧压力脉动监测

装置，包含多个工作正常的动态压力传感器，并分别与对应的燃烧系

统的燃烧火焰筒进行正确连接，以保证获取准确燃烧动态压力监测结

果，有效避免任何燃烧室动态压力监测的失败，造成燃烧系统硬件设

备损坏的问题。

2.2.2.3燃烧调整参数测量

燃机燃烧调整技术是燃机最核心的技术，和燃机各种核心设备都

具有关联性，燃机的主设备如压气机、燃烧室、燃气透平等决定了燃

机燃烧的模式；燃机的辅助系统如空气进气系统、压气机进口可转导

叶、冷却和密封空气系统、其它燃料系统等影响燃烧的效果；燃气轮

机测量和驱动技术如压气机压比测量、空气流量测量、火焰检测测量、

燃料流量测量等确定了燃烧的测量精准度。

燃烧调整过程中测量参数包括燃烧调压力脉动、烟气排放浓度和

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机组其他运行参数。对于未配置在线燃烧压力脉动监测装置的燃气发

电机组，应增设压力脉动监测装置，保证监测装置的引压管末端与火

焰筒面向燃气一侧的表面平齐；烟气排放浓度测量遵循《GB

13223-2011火电厂大气污染物排放标准》操作；同时监测记录机组

燃烧状态相关的参数，如燃机（或联合循环）功率、压气机进口导叶

开度、燃料参数（温度、流量、组分、压力），环境参数（压力、温

度、湿度）、压气机参数（进气温度、排气温度、排气压力、滤网压

差）、燃机排气温度及排气分散度、清吹阀开度。

2.2.2.4燃烧调整步骤

燃烧调整期间，保持燃料流量稳定，以避免调整期间数据受到燃

料变化的影响。燃烧调整的具体实施手段是调节进入燃烧器每一回路

燃料的流量分配比例，从而协调燃烧动态特性（燃烧压力脉动）、烟

气排放、排气分散度等几种指标之间的关系，以确保燃烧的稳定和机

组的安全运行。

一般来说，选择一个负荷工况点，对此负荷点下的燃料回路流量

分配比例进行微调，同时密切监视燃机排放指标、燃烧室压力脉动指

标、排气分散度等参数变化。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。当各项参数都比较理想

时，记录燃料回路流量分配比例值。再改变燃机（或联合循环）至下

一个负荷工况点，重复燃烧调整步骤，直至完成燃气轮机各负荷点的

调整工作，确定各负荷点的最优燃料配比。

如果各负荷段的燃料回路流量分配比例未发生改变，则燃烧调整

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结束。如果发生改变，则向控制系统中写入最新的燃料回路流量配比

值，并进行全负荷燃烧稳定性测试。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，调整结

束。如出现异常，记录异常值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。

当燃料回路流量配比调整无效时，可尝试调整进口燃料温度，或

调整温控线函数；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；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；对于带燃烧室旁路阀的机组，调整旁路阀的开度。

2.2.2.5燃烧调整分析与报告

燃烧调整完毕后，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。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。

3主要试验验证情况和预期达到的效果

3.1主要试验验证情况

2018年5月，华电电科选取了DLN-2.6燃烧系统，针对6FA燃

机燃烧调整对三个负荷点（30MW、45MW、63MW）下预混喷嘴PM1、

PM3流量分配比例进行了修改，PM1和PM3流量分配比例平均变动

值为±3%，以0.5%步长为间隔，共开展四十多个测试点的燃料流量

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调整操作，验证流量分配初始比例的合理性，同时获得导致燃烧压力

脉动或者燃烧不稳定熄火情况的边界。通过对压力脉动分析，基本负

荷工况下（63MW），PM3流量分配比例为63%时，继续降低PM3

流量分配比例，1#和6#燃烧器Peak-1频段有不正常的升高现象，

Peak-1频段在113Hz时，幅值超过1psi。Peak-1频段幅值增加意味着

局部燃料量过小，诊断2个燃烧器PM3路燃料部分喷嘴存在堵塞的

可能，建议对燃烧器流量均匀度开展测试。

2018年9月，华电电科院完成9EDLN1.0燃机燃烧调整。针对

9E燃机的燃烧调整，重新优化了燃料分配策略。前次燃烧调整试验

中确定的燃料分配策略，与本次相比，一级燃料喷嘴流量占比最优点

有1%-2%的偏移量，重点调低了低负荷下（燃烧参考温度对应1970

℉和2000℉）的一级燃料喷嘴流量占比，使更多的燃料分配到二级

喷嘴，预混模式切换初期燃烧更加稳定。

2019年8月，华电电科院完成9FA燃机DLN2.6+LVE燃烧器的

燃烧调整，在燃机基本负荷点调整了PM1、PM3燃料分配比例，平

均变动值为±3%。通过对十多个流量分配点的测试，得到了PM1和

PM3燃料流量改变对燃机NOx排放的影响规律，为在其他负荷段开

展燃烧调整提供指导。

3.2预期达到的效果

2017年5月12日，国家发改委、国家能源局印发《依托能源工

程推进燃机创新发展的若干意见》，明确指出重点突破部件运行状态

监测与评估技术，寿命评估及延长技术，燃烧监测和诊断、燃烧调整、

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燃烧室优化改造技术等。

国内相关科研院所和发电企业由于受到OEM厂商的技术封锁，

缺乏试验测试平台和必要的检验检测手段等原因，仅能凭借自身经验

积累，在特定机型下对特定工况开展小范围的试验性调整，缺乏进一

步的更深层次的调整机制研究，比如某个频段的燃烧脉动值增加到什

么数值算超标，应当与之对应的调整哪一路燃料流量，其调整值的调

整步长与调整极限分别是多少，燃机在燃烧调整中出现异常状况如何

处理等。

目前，国外暂未查询到相关技术标准，且国内还没有针对燃烧调

整效果的评价规程，随着国内燃机发电装机容量增加，对燃机发电可

靠性、经济性的要求越来越高，迫切需要联合协调国内相关机构，打

破国外垄断，实现燃气轮机自主燃烧调整，编制《发电用燃气轮机燃

烧调整评价技术规程》标准，以判断电厂开展燃烧调整时机，指导燃

烧调整实施过程，提升燃烧调整实施质量，填补国内空白，助推电力

行业燃机技术水平创新发展。

通过本标准的实施，规范燃烧调整工作内容，指导燃气发电企业

自主开展燃烧调整操作，利于打破燃机制造厂商燃烧调整技术封锁，

促进燃机运维服务国产化，引领国内燃机标准化进程。

为有效开展燃气轮机燃烧调整操作，建议组织对燃气发电企业运

维管理相关人员进行宣贯和培训。

4采用国际标准和国外先进标准情况、对比情况

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无。

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