我南港动力公司在柳州钢铁厂（以下简称柳钢）完成了一项国内外首创的改造工程，成功将5千系列燃油燃气轮机组改造为可烧焦炉煤气机组。经过我公司人员的辛勤努力，机组已顺利通过了72小时连续运行，油气的可靠切换及烧焦炉煤气燃料时机组安全平稳运行得到了用户的好评。
     
一、燃机改造前状况 
    柳州振兴电力有限公司（以下简称柳电）1989年从英国JB公司引进的PG5361P型燃气轮发电机组为简单循环。该燃机是可烧轻柴油和天然气的双燃料机组，但是引进时没有烧天然气的装置，只可烧轻油。1989年10月16日机组正式投产发电。1996年柳州遭遇有史以来最大洪灾，机组及主控间设备被洪水淹泡。我司及时组织了抢修队伍，对机组及热控设备进行全面检修，于当年底恢复发电。1997年柳电委托我司将机组MK-Ⅱ轮机控制盘升级更换成MK-Ⅴ。1998年柳电为机组增添了余热锅炉及12MW汽轮发电机，成为联合循环燃气轮发电机组，于1998 年9月并网发电。联合循环调峰只运行了544小时，由于油价上涨、柳州电力紧张状况好转，机组从1999年就停止运行。
二、燃机改造项目的确定 
    柳钢在改造前有大约2万方多余的焦炉煤气无法有效利用，白白向空中燃烧放散，造成能源浪费和环境污染。与柳钢毗邻（大约相距不到2公里）的柳电PG5361P型燃机机组长期搁置停运，设备容易锈蚀损坏，保养需消耗人力及资金，柳电多年来为机组寻找出路。 
    柳电与柳钢能否联合起来，利用柳钢多余的焦炉煤气作为柳电闲置燃机的燃料来发电？柳钢及柳电共同将课题向我公司提出。由于在这以前这种类型的机组还没有烧焦炉煤气的先例，焦炉煤气的热值仅为天然气的一半，燃机能否安全（包括对运行人员安全）、稳定的燃烧焦炉煤气？机组能否达到额定的出力，这是问题的关键。我司领导对此十分重视，立即组织我司燃机专家进行调研，对焦炉煤气的成分、MS5000燃机的结构、燃烧可能出现的情况、气体流量等经过认真分析和必要的计算，认为该燃机经过必要的改造后可以直接烧焦炉煤气，并做出机组改造的方案及费用估算，提出对焦炉煤气净化、流量、压力、温度等的要求。柳钢及柳电接到我司对机组改烧焦炉煤气的方案后，决定改造项目立即上马。由于该项目是能源再利用的节能并且有利于环保的项目，得到柳钢高层重视和支持，为此柳钢和柳电合资成立柳州市新和刚电力有限责任公司，于2007年1月该公司与我司正式签订合同，我司承接燃机改烧焦炉煤气的设计、配件制作、进口及国产设备购买、改造现场安装施工、调试及试运行。
三、燃机改造主要内容
1、 燃机气体燃料系统
    燃料喷嘴改造，以适应烧中热值焦炉煤气。
    增加气体燃料分配环管及其管路，以确保将气体燃料均匀分配到10个燃烧室。
    增加液体燃料管路清吹系统，降低液体燃料喷嘴的积碳倾向。
    增加气体燃料控制阀站，根据需要控制及切断进入燃气轮机的气体燃料流量。
    增加控制阀站前的100%容量的精过滤模块，以净化进入燃气轮机的焦炉煤气，确保设备运行安全。
2、 增加N2清吹管路系统 
    作为机组的安全保护措施，每次燃气轮机燃料切换前（油切气）/后（气切油）及起停机过程中必须对气体燃料管路进行N2吹扫，确保管路内部含O2量降到要求的数值。
3、 增加雾化空气旁通管路系统 
    在燃气轮机以气体燃料运行时，一部分雾化空气进入喷嘴对喷嘴进行冷却，而多余的雾化空气通过雾化空气旁通管路旁通到雾化空气冷却器进口。
4、增加可燃性气体检测系统 
    在燃机间和气体燃料控制阀站内等易积聚泄漏的可燃性气体的地方设置隔爆型可燃气体检测器，并将信号远传至控制室，进行指示和报警。报警分两级，两级报警开关信号送至MAK V控制盘。
5、火灾检测系统 
    增加燃机间紫外线型火灾检测探头及其报警系统，以探测燃机间内火灾发生情况。因为当含有高浓度氢气燃料的管路中有小的H2泄漏并接近高温时，就会引起燃烧，而燃烧的火焰普通火灾探头不易测到，但可通过紫外线探头测到氢气燃烧火焰中的紫外线光谱，因此须采用紫外线探头探测H2外泄造成的火灾，并将火灾信号送至MAK V控制盘报警。
6、罩壳通风系统 
    为了防止少量的可燃性气体外泄积聚在燃机间罩壳及阀站罩壳内造成火灾，燃机间和阀站罩壳内须采用2×100%容量（一用一备，从里往外抽风形式）的通风机进行通风，确保燃机间和阀站罩壳内的可燃性气体浓度不会达到爆炸极限。通风机为一备一用，只要一台故障另一台会自动立即投入运行，当两台风机全部故障时机组会立即遮断。
7、控制程序修改 
    对原有控制盘（单重信号MK-Ⅴ）上的控制程序进行重新修改和增加以适应烧焦炉煤气及油气切换的需要。
8、电气系统 
    根据改烧焦炉煤气后的系统要求，电气系统全部考虑防爆、隔爆要求。
四、精心施工认真调试 
    虽然我们从理论上分析，机组经改造后可以烧焦炉煤气。但是没有前例可借鉴，柳钢的焦炉煤气含氢量（62.7%）和一氧化碳（5.3%）高，比天然气危险大大增加。我司领导对这项工程非常重视，组织最强的安装调试队伍进场施工，对采购的设备、器材严格按安全生产许可条例符合技术要求进行选购验收。由于机组搁置时间很长，在机组改造前我们对燃机、发电机、辅机等进行全面大修。气体燃料管路全部选用不锈钢管，所有B类焊缝100%拍片检查、C类焊缝100%着色探伤，管道安装前后要进行打水压试验（工作压力1.5倍），气体燃料系统安装后要做氮气密封试验（工作压力1.15倍）。 
    这里特别提出燃机轮控盘的改造，该轮控盘是1997年由MK-Ⅱ升级更换为MK-Ⅴ，是单信号型（标准的盘是三重）只有烧轻柴油的程序及接口，现在要增加烧焦炉煤气，需增加很多程序和接口，而且要对许多原来程序进行修改。这个单信号型的老轮控盘容量是否够用？能否接受新增加的程序？否则就要更换新的MK-Ⅵ盘，换盘的费用要400多万元，而且购买、换盘施工的周期长。本着一切为用户着想的宗旨，我司燃机控制高级工程师戴志建经过仔细的探索、试验，终于在现有的单信号MK-Ⅴ盘上完成了全部改造，为业主节省换盘所需资金和工期。 
    整个改造施工及机组静态调试大约2个月全部完成。从2008年 1月29日开始进入机组动态调试，机组用柴油启动进行了高速盘车、点火、全速空载、机械超速、主要的保护、发电机励磁等试验。机组 完成上述试验到全速空载后，进行手动、自动并网带负荷、在线氮气轻吹试验、在烧柴油带5MW负荷下进行烧油切换到烧气以及在规定的条件下自动烧气切换到烧油。由于该工程是一个大的系统，我司负责的燃气轮发电机组只是系统中一个环节，只要其他外部任何一个环节（如煤气输送、氮气的输送、煤压机、冷却水泵、等）有问题都会影响燃机的调试。为了能够尽快竣工投产， 调试组受其外部环节的影响多次往返柳州，积极与业主及兄弟单位配合，终于在2008年4月29日完成机组全部调试，烧焦炉煤气带18MW负荷试运行，余热发电联合循环投入试运行。5月2日18时机组烧焦炉煤气带满负荷19.5MW进入72小时试运行，此时余热发电带负荷11MW，燃气轮机运行平稳，运行的各项参数正常。2008年5月5日19时顺利完成72小时试运行。 
    由于没有MS5000机组烧焦炉煤气运行的经验，特别要知道烧焦炉煤气对燃机燃烧部件有何影响，在机组带满负荷运行110小时停机后，我们拆下3个燃料喷嘴、1个燃烧室中的火焰筒、2个联焰管，经检查情况正常，机组可以稳定安全运行。
五、竣工移交  
    经过72小时试运行、机组停机检查消缺，经验收合格，我国首台MS5000燃气轮机改烧焦炉煤气工程竣工，2008年5月13日 机组移交给柳州新和刚电力有限责任公司正式投入商业运行。
六、意义和展望 
    改造工程成功对电厂来说，闲置多年的燃气轮联合循环发电机组利用钢厂炼焦产生的多余煤气发电，初步估算在环境温度25℃联合循环发电约30MW，扣除厂用电约5MW（主要是煤压机耗电）可输出约25MW，实际用煤气约16000 N3/h，这比用锅炉直接烧煤气用汽轮机发电效率大大提高。这可给业主带来很高的经济效益。 
    改造成功为MS重型燃气轮机改烧焦炉煤气成为可能，在我国钢铁炼焦行业有丰富多余的再生焦炉煤气向大气排放，不但浪费能源还污染环境，而因为燃油、天然气的价格上涨有许多燃机闲置未用。只要投入不多的资金对燃机进行改造就可将闲置的燃机启用，又可将炼焦再生的焦炉煤气高效地利用起来。该机组的改造成功，拓展了燃气轮机的应用领域，为我国钢铁工业有效实现能源综合利用、减少环境污染、提高经济效益、在技术和设备上提供了新的有效途径，是能源回收、高效利用、环保发电一个很好的范例，在我国必将会有发展的市场。 
    虽然机组已移交给柳州新和刚电力有限责任公司正式投入商业运行，我司还将紧密地跟踪机组运行状况，特别要定期检查机组燃烧高温部件，与电厂一同进行分析探讨，积累和提高燃机烧焦炉煤气的经验及性能，共同努力使机组能够长期稳定、高效运行。

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