摘 要：本文以目前国内9F燃机使用最多DLN-2.0+燃烧系统为例，结合某电厂燃烧调整情况，详细介绍下燃烧调整的过程和原理。

关键词：燃气轮机；DLN燃烧系统；DLN-2.0+型燃烧器；燃烧调整

现在国家对环境保护问题的愈发重视，燃气-蒸汽联合循环发电厂为了达到国家对于排放指标的要求，纷纷选择干式低NOX燃烧系统，例如通用电气公司为此研发出了DLN燃烧系统，包括DLN-1.0，DLN-2.0，DLN-2.0+，DLN-2.6，DLN-2.6+，DLN-2.5H，分别针对不同GE型号的燃气轮机，其他燃机厂商也纷纷推出自己的低排放燃烧系统。该类燃烧系统的设计基础都是采取贫氧-预混燃烧模式，这种燃烧模式的主要问题就是燃烧不稳定，对燃料量和氧量的配比有严格的要求，所以DLN燃烧系统在投产前或检修后都要进行燃烧调整。

一、燃烧调整相关工作

（一）设备安装

首先是燃烧调整试验设备的安装，该部分设备的核心是动态压力传感器，使用的是压阻式传感器，其由外壳、膜片和引线组成，膜片是核心，一般由硅材料组成，其上有4个相等的电阻连接而成的惠斯登电桥，再与外引线连接。膜片两侧分别是高、低压腔，低压腔通常与大气相连。当膜片两侧的压力差发生变化时，膜片上会产生应力，导致电阻发生变化，电桥失去平衡，输出电压，电压大小反映了膜片两侧的压差，从而测量出燃烧器内部因为燃烧而产生的脉动压力。

（二）天然气供给系统概述

DLN-2.0+燃气系统有三条天然气管路，分别由三个控制阀控制：扩散阀DGCV（简称D5）、预混阀PM4 GCV（简称PM4）、预混阀PM1 GCV（简称PM1），随着燃机负荷的增加，在TTRF1（燃烧基准温度）达到设定的定值时，三个控制阀相互配合打开或关闭，以达到所需要的燃烧模式，主要有五种燃烧模式：扩散燃烧模式（D5）、亚先导预混模式（D5+PM1，SPPM）、先导预混模式（D5+PM1+PM4，PPM）、预混模式（PM1+PM4，PM）、跳闸模式（PM1），这部分内容在很多书籍和文章中均有介绍，在此不再详述。燃烧调整的手段就是在三个控制阀之间合理地分配燃料比，在满足排放目标的前提下确保燃烧具有足够的稳定性，换句话说是在机组安全性和低排放目标之间寻找一个合适的平衡点。

（三）燃料分配说明

SPPM时的D5扩散燃烧流量基准FXSG1_L、 PPM时的D5扩散燃烧流量基准FXSG1_H、 PPM时的PM1流量基准FXSG2_H、 PM时的PM1流量基准FXSG2_M（其余都分配给PM4，所以只调整PM1就可以了）。如PPM方式下（D5+PM1+PM4）：若D5占25%FSR，PM1与PM4的比例FXKSG2_H为20/80，则PM1=20*（100-25）=15%，PM4=100-25-15=60%。PM方式下（PM1+PM4）：若PM1与PM4比例FXKSG2_M为20/80，则PM1=20%，PM4=80%。

（四）燃烧调整控制指标

对于一个确定的燃烧系统，从燃烧调整的角度来看，我们只能在SPPM，PPM，PM的模式下进行燃料的调整分配，而观察某个燃烧工况是否需要调整主要看2个指标，排放物（NOX、CO）和火焰筒的脉动压力，火焰筒的脉动压力是衡量燃烧稳定性的指标，GE的手册中对这两种指标有明确要求。

（五）采集数据处理

在试验过程中，动态压力传感器采集的信号是时域信号，但时域信号用来表示信号的频域结构和各频率成分的幅值大小很困难（燃烧产生的是宽频信号），一般在动态试验的过程，多采用频域表示方法，用频率作为独立变量，来表示幅值、相位和频率三者之间的关系。所以在实际燃烧调整采集的信号都要进行数据处理，将采集的脉动压力信号进行FFT（快速傅立叶变换）变换将时域信号转换成频域信号，燃烧调整软件将燃烧信号分成了三个频率段：PK1（低频<100HZ）、PK2（中频100-300HZ）、PK3（高频300-450HZ），以下是某9F机组的燃烧压力脉动信号处理过程，在处理过程中，通过设置软件的参数，可以将某些高频干扰信号剔除掉，保证信号分析的准确性。

二、燃烧调整实例

（一）试验步骤

以某厂的设定参数为例，试验分几个阶段，第一阶段：首先手动逐渐增加负荷至基本负荷，在由先导预混模式（PPM）进入预混模式（PM）之前，通过强制L26FMX1为0，使机组不进入预混模式状态，在先导预混模式状态下进入基本负荷（BASE LOAD），使三个燃料喷嘴都参加燃燒，使整个燃烧系统能够充分预热，并通过采集的燃烧脉动压力信号观察燃烧稳定性。先导预混燃烧模式（PPM）是一种燃烧强度比较大的模式，稳定性较强，但这种模式的火焰长度较长，燃烧温度较高，对火焰筒和透平的寿命损耗较大，所以尽量不要在这种模式下长时间运行。

第二阶段：降负荷至预混模式切换点以下，解除L26FMX1强制，重新增/减负荷，观察PPM模式和PM模式之间的切换是否正常，然后再升负荷至Base Load。

第三阶段：选择负荷点，记录相关试验数据，对照GE公司的技术规范，看是否满足规范，不满足则调整相应的燃料基准值，再重新记录观察，有时需要多次调整，以得到最佳燃烧工况。

（二）实际调整操作

下图是燃烧调整前的某个点数据：

从上述数据可以看出来（Under 2psi=33%），多个点燃烧脉动压力超限，需要进行燃烧调整，将该模式下D5的燃料基准FXKSG1_H_0[2]的设定值由56%改为58%，然后稳定燃烧10分钟后的记录试验数据，通过两组数据比较得出，经过燃烧调整后，燃烧脉动压力超限的现象消失，说明燃烧情况比较稳定，燃烧调整是有效的。