燃机发电简介

1、PAGE PAGE 76 燃气发电机组系统基本知识第一章 煤层气第二章 燃气发动机的基础知识第三章 燃气发动机预处理的基础知识第四章 预处理系统启动前的检查 第五章 预处理设备的启停第六章 预处理设备运行中的控制第七章 燃气发电系统设备的启停及参数第八章 G3520C燃机保养项目的步骤及标准燃机润滑油使用管理制度为加强燃机润滑油的使用管理，规范燃机补油、换油和油品化验操作程序，确保燃机的长周期运行，特制定本制度。1润滑油的入库和存放管理1.1 润滑油入厂后，燃机车间应组织专人按10%的比例对油品的油质进行抽样化验，油质评估合格后，本批次润滑油应存放在指定地点。1.2 燃机车间要建立新油品档案，

2、内容包括：润滑油型号、批号、生产日期、入厂数量、采样时间、采样人、化验报告。1.3不同型号或者不同批次的润滑油要有明显标记，并分开存放。2燃机运行班组的补油管理2.1 正常情况下，燃机运行班组通过高位油箱补油系统进行补油。2.2 日常运行中，燃机运行人员负责燃机油位的巡回检查并做好记录。任何情况下严禁油位低于油尺 “ADD”标线运行，否则必须立即补油至油尺“ADD“和”FULL“标线之间1/22/3位置。2.2 运行班组补油时，必须由专人补油制度，补油现场不得离人。补油前首先确认燃机放油门处于全关状态，依次全开燃机补油一次门和二次门进行补油，补油开始后查看放油管道无润滑油流出，确认放油门关闭严

3、密。2.3 补油结束后，补油人员必须详细记录补油情况。2.4 每次机组停运时，运行人员必须检查油位情况，油位低于油尺 “ADD”标线，立即进行补油并做好记录。3燃机润滑油更换的管理3.1 燃机更换润滑油，办理热力机械工作票。3.2 工作开工前，工作负责人和许可人双方必须共同确认工作票中所列安全措施已全部执行完毕，方可开工。3.4需要更换润滑油的机组，停运后应立即由燃机运行人员对停运机组进行彻底放油，放油前必须确认燃机补油一次门处于全关状态，打开燃机放油一次门和放油二次门开始放油。3.5清油底壳，首先打开油底壳侧盖，使用新油对燃机油道进行彻底冲洗，油道冲洗结束后使用抽油泵将油底壳内残余的润滑油抽

4、出，再用毛巾彻底进行油底壳擦拭和清理。3.6 油底壳清理结束，工作负责人应立即汇报燃机技术员和生技专工执行三级验收程序。3.7 三级验收合格后，工作负责人应及时通知工作许可人，许可人接到通知后应立即组织运行人员全面检查系统恢复情况，经检查后方可进行补油。3.8 补油至正常油位后，补油人员应立即汇报燃机班长，由班长验收补油情况后及时进行登记，并办理工作票终结手续。3.9 工作票终结后，工作许可人组织运行值班人员进行机组的预润滑，预润滑不能少于10分钟。如预润滑泵运行不正常，应通知相关人员进行处理。4油品取样化验周期及超标处理4.1 正常换油的燃机油品采样化验周期：油品使用在2000小时以内的50

5、0小时采样一次，油品使用在2000小时以上的每250小时采样一次。4.2 当油品使用超过3000小时后，油品采样周期为1周，当润滑油使用超过3200小时后，即使油质指标不超标也应进行换油。4.3当润滑油粘度(大于160mm2/s)、氧化（大于28Abs/0.1mm）、硝化（大于10Abs/0.1mm）、金属物四项指标任意一项指标超标时，车间必须立即汇报厂部。油品采样周期缩短为1周。4.4 如油质粘度大于180mm2/s时，应立即换油。4.5 当润滑油粘度(大于160mm2/s)、氧化（大于28Abs/0.1mm）、硝化（大于10Abs/0.1mm）三项指标任意两项指标超标时，应立即对燃机润滑油

6、进行更换。 2012-5-28时间；地点；内容：第一章 煤层气煤层气是一种以吸附状态存在煤层中与煤伴生的非常规天然气，俗称“瓦斯”。其主要成分为甲烷（CH4）。煤层气对矿井来说，有燃烧、爆炸和因浓度高而缺氧导致对人员的窒息危害。第一节 煤层气资源及概述煤层气是在煤矿层及其邻近岩层中自生自储与煤伴生的一种可燃气体，其主要成分是甲烷，在常温下热值为3437 MJ/Nm3，是一种很好的清洁能源。我国煤层气资源丰富，总量3035万亿m3，（天然气资源量38万亿m3）资源量大于1万亿m3的地区有鄂尔多斯盆地、沁水盆地、北华北盆地、南华北盆地、准葛尔盆地、吐哈盆地，滇黔桂地区等。埋深在2000m资源约为1

7、0万亿m3，占全国三分之一，特别是沁水和河东煤田分别约为6.85万亿m3和2.84万亿m3。圣胡安和黑勇士两盆地相媲美。晋城矿区西部是高瓦斯矿区，相对涌出量平均为16.6 m3/t，最大涌出量高达38.4 m3/t，仅寺河井田范围内煤层气储量达206亿m3，可开采资源量为74亿m3 一、 煤层气的特性：甲烷为无色气体，微有葱臭，密度0.715kg/Nm3，难溶于水，0时溶解0.557体积甲烷，200C溶解0.03体积甲烷，动力粘度为10.359106PaS凝固点（在101325Pa条件下）为-182.480C，沸点为-161.490C，临界温度为-82.570C，临界压力为4589kPa，当空

8、气中甲烷浓度高达2530%时，才有毒性。空气中含有9.5%甲烷时，也是煤层气爆炸最剧烈、爆炸力最强的煤层气浓度值。*化学反应式：CH4+2O2 CO2+2H2O空气中氧气体积百分比：21.05% 空气中氧气重量百分比：23.21%完全燃烧一个体积的甲烷需要9.5体积的空气完全燃烧一公斤甲烷需17.26公斤的空气 二、煤层气爆炸及影响因素当空气中CH4浓度达到516%时，遇火会爆炸，这个浓度范围称为煤层气爆炸界限。煤层气爆炸或燃烧必须具备三个条件，一定浓度的煤层气，一定含氧量的空气，有足够温度的引爆火源。煤层气浓度低于5%时，遇到火源能够燃烧，不会爆炸；煤层气浓度在516%，生成的CO2和水蒸汽

9、，形成爆炸现象；*煤层气爆炸的界限（516%）并不是固定的，其影响因素： 其他可燃气体混入，能扩大煤层气爆炸界限； 空气中含有煤尘，也会降低煤层气爆炸上限，增加爆炸的危险性； 惰性气体混入，可降低煤层气爆炸的危险性； 混合气体的压力和温度对煤层气爆炸界限也有影响，压力和温度升高可使爆炸界限扩大。1、引火温度点燃煤层气所需最低温度称引火温度，煤层气的引火温度一般为530750。影响煤层气的引火温度的因素: 煤层气浓度不同，引火温度不同； 引火温度越高，爆炸极限越大； 混合气体压力升高，可使引火温度降低。在一个大气压时，引火温度为700，在28个大气压时，引火温度为460。2、煤层气爆炸上、下限下

10、限：一般为56%，最低到3.2%，最高到67%，当在空气中的甲烷浓度低于下限时，只能燃烧不能爆炸，过低时也不能燃烧。上限：一般为1416%，空气中含甲烷的浓度高于上限时，不燃烧也不爆炸。理论上爆炸最强烈的甲烷浓度为9.5%，实际为8.5%。但是随着压力的增大和温度的升高，其下限变化不大，而上限则有显著的变化。第二节 煤层气开发利用的必然性瓦斯爆炸和瓦斯突发事故是煤矿安全的最大威胁。对高瓦斯矿井采用先采气后采煤，边抽边采，边抽边掘，实现效益和安全并重的方针。每1000m3=1吨燃油=1.25吨标准煤。其绿色意义主要表现在：基本不含硫，对输送装置和终端设备腐蚀破坏性小；燃烧后产生很少污染物，SO2

11、和烟尘排放量极低，对空气质量影响小； 燃烧后的废气仍然是一种气态肥料，能够增强植物的光合作用，对大棚农作物具有提高产量和缩短生长期的明显作用； 减少温室气体，是缓解全球气候变温最有效的手段之一。*利用煤层气可以有效地缓解温室效应(1) 直接减少甲烷排放量 (2) 间接降低C一、煤层气开发利用*我国煤矿抽放煤层气的目的主要是为了防治瓦斯（瓦斯爆炸、窒息和煤与瓦斯突出等）灾害，确保安全生产。我国煤矿采取“地面开发和井下抽放相结合”“抽放和利用相结合”的方针。煤层气开发有老区和新区之分。老区指在生产矿区的煤层气开发（井下抽放），新区指在未开采的原始煤田的煤层气开发（地面抽放）。*瓦斯的矿井划分为低瓦

12、斯矿井、高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。*矿井相对瓦斯涌出量不大于10 m3/t为低瓦斯矿井；*相对涌出量大于10m3/t为高瓦斯矿井；*矿井生产过程中曾发生过一次突出的为突出矿井。*通常可以采用通风方法和抽放措施防止瓦斯超限。*不大10m3/t）矿井用通风10m3/t矿井采用抽放瓦斯的措施来解决瓦斯超限问题。*抽放煤层气方法：开采层抽放，邻近层抽放和采空区抽放：(1) 开采层抽放煤层气：又称本煤层抽放煤层气。 (2) 邻近层煤层气抽放：即通常所称的卸压层抽放。*井下抽放煤层气的甲烷浓度一般在3060%， 晋煤单位, CH441.49, N247.2, O211.31,*抽放系统包括抽放泵，抽放

13、管路及抽放系统的附属装置。(1) 抽放泵：国内常用的煤层气抽放泵有离心式鼓风机，罗茨鼓风机和水环式真空泵 (2) 抽放管路系统由主管、分管、支管和附属安全装置构成。 (3) 抽放系统两类。一类是用来调节、控制抽放管路中煤层气的压力和流量的；另一类是安全装置，它们包括放水器、防爆炸、防回火装置以及放空管等。*煤层气地面开采的一般程序包括煤层气井钻井、固井、完井和煤层压裂，以及排水采气三大部分。煤气整个产出过程，分三个阶段：排水降压阶段；稳定生产阶段；气产量下降阶段*煤层气开采地面集输流程主要设备包括气水分离器、气体干燥器、计量仪表、气体压缩机以及水处理装置等 *煤层气的利用，包括发电、就地用作锅

14、炉及取暖燃料，用当地的低压管网向工业用户和居民供气，以及将煤层气输入国家高压管网长距离供气等。二、煤层气的用途： 1.天然气的代用品。2.将煤层气压缩后进入天然气网管长距离输送。3.适用于工业原料、汽车燃料和燃气轮机发电等。*矿井瓦斯1.矿区供热及发电。2.用当地管道供应工业用户。3.通过短距离专用管道供应附近用户，如民用、工业和公共事业用气。4.化工原料。*报废矿井瓦斯, 1.井口发电。2.用管网供应当地用户。3.其它用途同矿井瓦斯。*矿井通风空气, 1.助燃空气。2.氧化减排和氧化能量回收转换。3.超贫燃燃气轮机发电。1、矿井瓦斯的现场利用 用途, 锅炉燃料或与油、煤混合作锅炉燃料，供应热

15、水或采暖, 煤的干燥, 井筒加热, 水处理, 民用气, 发电, 热电冷三联产, 2、矿井瓦斯的工业应用 燃烧器, 汽车燃料, 燃料电池, 化工原料, 第三节 煤层气发电机型选择煤层气就地发电技术是煤层气开发利用的一项新兴技术，该技术对煤矿的安全高效生产、环境保护、煤层气资源有效利用有着重要的意义。目前煤层气发电机型选择方案三种：方案一，燃气轮机联合循环发电装置；方案二，燃气锅炉汽轮发电机组；方案三，燃气发动机联合循环发电装1、燃气轮机发电机组为旋转机，它通过与燃气透平同轴的压气机将空气压缩直接进入燃烧室，与喷入的煤层气燃料混合燃烧，所产生的高温高压燃气进入燃机透平机膨胀做功，带动发电机发电。煤

16、层气燃料的要求比较严格，一般热值在33.541.8MJ/Nm3，最低不小于25MJ/m3，进气压力为1.62.4 MPa，含氧量小于10%，用于地面钻井抽放的煤层气。 2、燃气发动机发电机组有两种类型：一种是火花点火式四冲程发动机；另一种是狄塞尔双燃料发动机。前者发电运行较多，其工艺为：空气经过滤器进入混合器，气体燃料经压力调节阀进入混合器，在混合器内两者混合均匀后经增压、冷却后进入进气管，经配气支管进入气缸和预燃室，气缸盖上设点火火花塞，点火后在气缸内爆燃做功，利用发动机驱动，带动发电机发电。 * 燃气发动机发电机组种类较多。美国有卡特彼勒、瓦克夏、康明斯产品；德国有道依茨产品；奥地利有颜巴

17、赫产品；另外还有瓦锡兰、三菱、劳斯莱斯等产品。国内有胜利机械厂，南通宝驹动力机械厂产品。3. 燃气发动机发电机组选择的主要原则(1) 生产商具有井下抽放煤层气和类似燃料使用的可靠性和经验。(2) 基础建设投资和长期维修费用(3) 在当地取得备件，培训和维修的可能性(4) 燃气发动机处理不合规格燃料的能力和后果(5) 燃气发动机的效率和单机容量(6) 供货时间(7) 燃气发动机的进气压力(8) 尾气的排放时间；地点；内容：第二章 燃气发动机的基础知识第一节 概述发动机是将一种能量转变为机械能的机器。按照转变能量的方法，发动机可分为热力机，电力机、水力机、风力机及原子能发动机。热力发动机将燃料燃烧

18、而得的热能转变为机械能。通俗讲，燃料在发动机外部燃烧的热力发动机叫做外燃机，燃料在发动机内部燃烧的热力发动机叫做内燃机。内燃机的科学定义是将燃料(液体燃料或气体燃料)引入气缸内燃烧,再通过燃气膨胀推动活塞、曲柄连杆机构，从而输出机械功的热力发动机。它包括活塞式内燃机、燃气轮机、复合式发动机和喷气式发动机。其中活塞式内燃机根据活塞运动方式不同又分为往复式及旋转活塞式（我厂改造所用的G3520C发动机就是往复式活塞内燃机）。内燃机自十九世纪后期出现以来,在工业、农业、交通、运输、军事等各自领域都获得广泛的应用,已经为现代动力机械的重要组成部分。1、内燃机的主要特点及分类1.1、主要特点有效热效率高

19、于其他动力机械(如蒸汽机.汽轮机和燃气轮机)。特别是增压柴油机的有效热效率更高。功率范围宽广（0.848000Ps）能适应多方面的用途.体积功率高,比重量较小,便于移动。起动性好能很快达到全符合运转。对燃料要求比燃起轮机高。废气中含有有害成分、臭味和碳烟，是公害之一。结构较复杂，零部件加工精度较高。1.2、主要分类按所用燃料分，有柴油机、汽油机、燃气（包括各种气体燃料）机等。按一个工作循环的冲程数分，有四冲程内燃机和二冲程内燃机。按气缸冷却方式分，有水冷内燃机和风冷内燃机。按燃料在气缸内的着火性质分，有压燃式内燃机和点燃式内燃机。柴油机均为压燃式内燃机。按气缸排列分，有单缸、多缸内燃机。按转速

20、和活塞平均速度分，有高速、中速、低速内燃机。按气缸数目分，有单缸、多缸内燃机。按用途分，有农用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、船用、内燃机车。发电用和固定用等内燃机。按是否增压分，有增压内燃机和非增压内燃机。现代内燃机的发展趋势提高单机功率。提高经济性、可靠性，延长使用寿命。广泛采用新材料、新工艺、新技术。改善对环境的污染。提高内燃机的标准化，系列化和通用化。改进测试手段。第二节 燃气发电系统的设备总述及原理晋城矿区西北部属高瓦斯矿区，蕴藏有丰富的瓦斯气资源。瓦斯气时贮存于煤层及其邻近岩石中的一种天然气，对于煤矿开采是一种有害气体，在空气中含量达到5%-16%时具有强烈的爆炸性。给工业生产及周

21、围环境带来很大危害。瓦斯气的主要成分是甲烷，是一种主要的温室气体，其温室效应相当于二氧化碳的20倍左右，直接排放会破坏臭氧层，加剧温室效应；另一方面甲烷的发热量高达35818KJ/Nm3以上，每1000m3瓦斯相当于1吨燃油或1.25吨标煤，一立方米瓦斯气可发电约3千瓦时。瓦斯气还是一种优质气体燃料，是一种洁净能源，较好的保护生态环境.煤矸石电厂充分利用其发热量高、节能、环保等特点，对燃煤发电工艺进行了大胆的改革，利用瓦斯气进行发电。现煤矸石电厂21台燃气发电机组已经正常运行。一、设备总述燃气发动机组分别布置在两个单元厂房内，单元厂房由南向北依次布置。单元一厂房11台1800kW（型号为G35

22、20C）燃气发动机组，11台发动机的尾气分别供给11台1.6t/h余热锅炉,单元二厂房10台1800KW（型号为G3520C）燃气发动机组，10台发动机的尾气分别供给10台1.6t/h余热锅炉,机组总装机容量为36MW。发电机输出电压为6.3kV，21台1800KW燃气发电机组分为三组，每组7台，分别接入单元厂房新6kV的I、II、III母线段，然后经电抗器及升压变压器升至110kV，以两回110kV出线与电力系统并网运行。G3520C燃气发动机由美国卡特彼勒有限公司制造，G3520C燃气发动机属往复式活塞内燃机，气缸为圆筒形，活塞在气缸中作直线往复运动，往复运动的活塞通过一个曲柄连杆机构使往

23、复运动转变为旋转运动，从而带动发电机发电。这里我们主要以G3520C发动机为例：往复活塞式内燃机的气缸为圆筒形，活塞在气缸中作直线往复运动，往复运动的活塞通过一个曲柄连杆机构使往复式运动转变为旋转运动，从而带动发电机发电。内燃机工作时，首先曲轴带动活塞由上向下移动，燃气混合气经进气管、进气门进入气缸内；随后活塞向上移，进气门关闭，气缸内混合气受到活塞压缩，火花塞点火，混合气燃烧，由燃气膨胀而产生巨大的压力推动活塞向下运动，并通过连杆使曲轴旋转对外做功；最后，活塞上移，排气门打开，将膨胀后的废气排出气缸。至此完成一个工作循环，一个又一个工作循环的重复进行，使内燃机连续运转起来。我们把从活塞由上向

24、下进气开始到活塞向上推出废气结束的一个工作循环分为四个冲程，分别为进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。内燃机的基本名词术语：止点：活塞在气缸内作往复运动的两个极端位置称为止点。活塞离曲轴旋转中心的最远位置称为上止点，离曲轴旋转中心的最近位置称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞冲程，简称冲程。第一冲程：进气冲程活塞从上止点移动到下止点，这时进气门打开，排气门关闭。第二冲程：压缩冲程活塞从下止点移动到上止点，在这期间，进、排气门都严密关闭。第三冲程：做功冲程活塞又从上止点移动到下止点。此时，进、排气门仍然都关闭着。第四冲程：排气冲程活塞又从下止点移动到上止点。此时，排气门打开，进气门关闭。、

25、排气冲程结束后，曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，上述各过程又重复进行。如此周而复始地进行一个又一个的工作循环，使内燃机能连续不断地运转起来。燃气发动机使用低压燃气系统，燃气供气压力为24-34.5Kpa。基于发动机微处理控制模块（ECM）对发动机进行全面控制，实现从空载到满载的完全电控，具有自动反应的能力。二、设备主要部件a、缸体、缸套与缸盖G3520C燃气发动机的缸体采用高强度铸铁缸体结构，缸套由含特种合金成分的离心式铸铁铸造而成，可拆卸更换。每个气缸都有独立的缸盖，缸盖由球墨铸铁铸造而成，每个气缸有4个气门，两个排气门和两个进气门，通过凸轮轴和挺杆来控制。火花塞位于四个气门中间。b、

26、活塞、活塞环和连杆活塞顶部装有两个压缩环和一个刮油环，活塞环采用铸铁材料。3个活塞环均安装在活塞销孔的上部，两个压缩环是矩形结构设计，油环由两个半环拼接而成。连杆在销孔端采用锥形结构，锥形结构使连杆和活塞在大负载时具有更高的强度。连杆机构为3片式设计，连杆机构运转一次，活塞冷却装置、活塞销和活塞裙加润滑油一次。c、曲轴曲轴为锻钢材料，经整体淬火后加工制造，G3520C燃气发动机共有十一个主轴承。主轴承侧面装有两个止推板控制着曲轴的轴向间隙。曲轴两端装有密封圈和抗磨衬套。d、凸轮轴G3520C燃气发动机有两根凸轮轴，凸轮轴通过后部齿轮传动，发动机驱动。e、底座G3520C燃气发动机的发动机与发电

27、机在出厂前已装配到公用的结构钢上，安装时钢轨与基础通过弹簧减速器连接，减少震动。第三节 G3520C燃气发动机主要系统一、燃气点燃系统1点火基本原理产生电火花的全部装置称为点火系统。点火系统基本原理就是利用火花放电现象。在燃烧室中装置有火花塞，火花塞具有两个相互绝缘的电极，电极间有0.51mm的间隙。两个电极分别接到电源的正负极，电极间的空气在两个电极的高压作用下便发生电离现象。随着两极间电压的升高，气体电离程度不断增大。当电压增大到一定程度时，两极间便产生火花，火花出现时电极间的电阻显著减小，火花转变成电弧，温度急剧升高，点燃工作混合气。2点火正时正确安装并调整点火系的工作就称为点火正时。其

28、一般步骤为：找出第一缸压缩上止点；清洁并调整好断电器触点间隙；使断电器触点处在刚刚打开的位置；装好配电器盖并检查正时是否正确。但是怎么找第一缸压缩上止点位置呢？首先找出第一缸的压缩冲程，为此可以拧松第一缸火花塞，并在火花塞安装孔内塞一团纸，慢慢转动曲轴，如果纸团被吹出即为压缩冲程。找上止点要对记号，继续转动曲轴，当飞轮上的记号与飞轮壳上的记号对齐时，第一缸就处在压缩上止点位置了。又怎么来检查正时是否正确呢？这时就需要启动发动机至正常工作温度，如果突然加速，机器有轻微爆燃声并很快消失，则点火时间适宜。如果无爆燃声，则点火太迟；如果爆燃声严重则点火太早，可以调整点火时刻直至适合为止。工作混合气的着

29、火和燃烧需要经历一段化学反应过程，需要一定的时间（汽油机约千分之几秒），为了使燃烧过程基本上在上止点附近进行完毕，以便能充分利用燃烧时放出的热能来做功，因此混合气的点燃必须在活塞压缩达到上止点前进行。这个点火提前的时间用曲柄转角来表示，叫点火提前角。最佳点火提前角：使气缸内气体压力在压缩上止点后1015（曲柄转角）时达到最大值，燃料的热量利用最有效，内燃机的功率和经济性都最高的点火提前角。汽油机全负荷时最佳点火提前角约在上止点前3545范围内。最佳点火提前角大小的决定因素：内燃机的工作转速 转速越高，活塞每个冲程占有的时间越短，为了使混合气在压缩上止点附近燃烧完毕，随着转速的增加，最佳点火提前

30、角也要相应增大。内燃机的负荷 转速一定时，负荷大内燃机的工作温度高，压缩终了时气缸内的温度和压力都较高，因此工作混合气的燃烧速度大，最佳点火提前角要减小。燃料的抗爆性 燃料抗爆性强，点火提前角可以适当加大。对于燃料成分不同，最佳点火提前角也不一样。不论何种形式的点火系统都应满足以下基本要求：第一，提供足够高的电压和点火能力，可靠地点燃工作混合气；第二，保证在压缩冲程中适当时刻准确的点火。点火过早，点燃气体的压力阻碍活塞向上运动，因而使内燃机发出的功率减小而油耗增大，内燃机工作不稳定，过热或出现“爆燃”。点火过迟，工作混合气体在工作容积不断增大的情况下燃烧，一方面由于散热表面的增大而使热损失增大

31、，另一方面也因压力降低而使做功能力下降，这样也使内燃机发出的功率减小而油耗增大，同时还出现过热和排气温度升高等现象。3正常燃烧和爆燃正常燃烧：火花塞产生电弧点燃压缩过的燃料和空气的混合物进行燃烧，燃烧气体膨胀推动活塞向下运动。爆燃这种不正常燃烧常带有爆炸性质，给发动机气缸盖、缸壁、活塞顶部、连杆等机构造成很强的机械应力和热应力而导致早期破坏。比如汽油发动机燃烧终了温度可达20002500，而活塞顶、燃烧室和缸壁的温度仅为200300，除了冷却水的作用外，能够维持这样低温的原因，还包括这些壁面上形成了气体的附面层，它起到隔热作用。而强烈爆破时的冲击会破坏这一附面层，润滑油膜被破坏，加速汽缸磨损，

32、发动机的动力性、经济性和可靠性都有明显下降。严重者表现为燃烧室裂纹，火花塞瓷体碎裂，排气门烧蚀，气缸垫冲蚀等，严重地影响了发动机地寿命。有很多原因会导致爆燃，比如空/燃混合气浓度高、过载、高压缩比和高进气支管温度等，下面对有可能引起爆燃的因素一一进行分析。压缩比 过度压缩把燃料温度提高到自动点火温度以上；应该根据燃料特性适当选择压缩比。 进口温度/压力 较高的进气温度/压力导致压缩温度超过自动点火温度；受地理条件、发动机机房通风状况、后冷却器性能以及废物排放装置等的影响。点火时间 太长的点火时间容易使燃烧提前，导致压力急剧升高而引起爆燃；应当基于燃料特性和负载进行恰当的时间设置；爆燃敏感时间决

33、定爆燃极限。负载 高负载需要较高的压力推动活塞向下运动，结果增加压缩尾气导致爆燃；负载、地理位置和燃料参数一定要提前测定出来，确保达到不爆燃的目的。空气/燃料比率 含氧量低的高浓度混合物增大了爆燃发生的可能性；发动机应调试到恰当的排气含氧量。燃料特性 如果燃料气体成分中碳氢化合物含量高，爆燃温度就会降低，比较容易自动点火；燃料成分分析、压缩比的恰当选择、点火时间的确定和空燃比的调整都比较苛刻。4点火系统的组成及其作用：发动机的点火系统由电子模块（ECM），发动机转速/正时传感器，岐管空气压力传感器，高能点火变压器，延伸管，点火线束，火花塞，爆燃传感器，传感线束等组成。发动机配有电子点火系统，该

34、系统能提供可靠的点火而少维修的性能，可对火花以及每一气缸的点火正时加以精确的控制，具有诊断能力以帮助排除故障。发动机配有防爆燃保护装置，爆燃传感器用于监测发动机的机械震动，每两个气缸公用一个传感器。爆燃传感器会产生电压信号，这个信号送往ECM，由ECM来判断爆燃程度。如果出现爆燃，ECM将会自动调整点火角度，如果调整后爆燃依然存在，则会使发动机停机。如果需要查看传感器的输出信号，可以在ET里看“第X缸爆燃程度”，X表示气缸的编号。注意：点火系统可能造成电击，所以要避免接触点火系统的零部件和线路。发动机运转时不要试图卸下气门室盖，否则会造成人身伤亡和点火系统的损坏，没有气门室盖发动机将不能工作。

35、5G3520C燃气发动机点火系统的概述G3520C燃气发动机的电子点火系统和爆燃探测调整装置采用基于微处理器的电子模块控制，可以适用于多种不同热值的气体燃料，即使CH4含量在30%时仍可保证机组稳定运行。低压燃气供应系统，其燃气压力在1034.5kPa (1.55 psi) 之间。G3520C燃气发动机点火系统基于成功的G3600的点火线圈和跨接管，采用预燃室式火花塞，提高了平均有效制动压力，允许的空燃比更稀。其采用稀薄燃烧技术，吸入更多的空气与燃气充分混合，不仅使发动机在各个工况下燃烧更充分，在确保燃气发动机发电机组输出额定功率的基础上，降低了燃料消耗率、减小了排放，而且降低了燃烧室温度，延

36、长了气缸盖和气门组件的寿命，降低了故障率和维护费用。G3520C燃气发动机装有电子点火系统，各缸采用单独的点火正时和爆燃控制。这个系统可靠性高，需要的维护少。电子点火系统实现了点火的精确控制和每一缸的点火正时。每一个气缸都有点火变压器。主ECM控制左边部分而副ECM控制右边部分。开始点火时，ECM会在适当的时间给每个点火变压器的主线圈输出一个大约100V的脉冲，并使这个脉冲维持一段合适的时间。变压器会升高电压，使火花塞电极产生火花。G3520C燃气发动机的电子点火系统和爆燃探测调整装置采用电子模块控制，燃气压力在1035Kpa之间。G3520C燃气发动机采用稀薄燃烧技术，吸入更多空气与燃气充分

37、燃烧，降低燃料消耗率。燃烧时采用直接喷射、开放式燃烧结构。发动机每一缸进气歧管的燃气进口处都装有火焰灭除装置，在火焰点燃进气主管内的燃气之前熄灭火焰，防止发动机的回火。燃气与清洁空气调压后在进气入口处混合，混合气体进入涡轮增压器，增压后经中冷器冷却，然后经进气歧管由进气门控制进入气缸。燃气在进入发动机之前，经过燃气过滤器过滤与调压器调节燃气压力，燃气的供应由手动燃气切断阀与燃气切断电磁阀控制。燃气的供应量由燃气计量阀计量、控制。燃气数据传送到控制模块，由控制模块根据运行工况及状态，向燃气计量阀发出信号。二、G3520C燃气发动机冷却系统介绍一 概述 卡特彼勒G3520C燃气发电机组使用全密闭冷

38、却系统，通过冷却液冷却，机组有两个独立循环的冷却系统，分缸套水冷却和后冷却系统，缸套水冷却发动机的受热部件，后冷却系统主要冷却混合气体。G3520C采用11水与乙二醇的混合溶液作冷却/防冻液，这种混合液可最佳的适应繁重载荷，可选用国内优质厂家生产的防冻液。 G3520C燃气发动机每3年更换一次冷却液。G3520C燃气发动机冷却系统图如下:二 冷却系统的构造G3520C燃气发动机冷却系统由两个独立的循环系统构成。发动机拥有发动机驱动的两个水泵和两套冷却系统，一是缸套水冷却系统，另一是独立水循环后冷却系统。缸套水冷却系统包括：高温节温器、单独的进水和出水套、非自注式齿轮驱动的缸套水泵。循环后冷却系

39、统包括：高温节温器、安装在发动机上的非自注式齿轮驱动水泵。发动机上配置一个独立的远程散热器。散热器应是水平芯轴、分箱设计、带电机驱动的风扇。 散热器应配置一个膨胀水箱、卸压帽、水位开关和法兰型管道装置。在环境温度43时的现场条件下，散热器应能够向发动机缸套水和独立水循环后冷却回路提供足够的冷却能力。散热器风扇的电机适于室外使用、重型。风扇电机提供NEMA3R标准箱体的综合启动器，启动器安装在散热器附近。缸套水冷却系统包括如下部件：缸套水泵（齿轮传动、发动机驱动）、机油冷却器、第一级后冷却器、节温器和壳、缸套水加热器、进出水管、冷却水散热水箱。独立水循环后冷却系统包括如下部件：后冷却辅助水泵（齿

40、轮传动、发动机驱动）、第二级后冷却器、节温器和壳、进出水管、冷却水散热水箱。缸套水冷却系统、后冷却系统吸收的热量均通过远程散热水箱将热量散去。水箱为风冷式。G3520C发动机后冷却系统循环辅助水泵由发动机曲轴及辅助部件驱动。冷却液通过进入水泵，经水泵工作后进入二级中冷器，把混合气体冷却后经过管路流出中冷器，进入节温阀。当冷却液体温度较低时，节温器温度调节器关闭，冷却液直接回到辅助水泵再次进入冷却系统循环。当达到设定温度时，温度调节器打开，冷却液体经出口进入散热器或热交换器散热后再从进口进入辅助水泵，进行冷却循环。G3520C燃气发动机缸套水冷却系统缸套水进入冷却系统后分成两路，一路经缸体前部的

41、分配支管去发动机的各缸水套，冷却各缸缸套。另一路经发动机的机油冷却器先冷却机油，然后冷却液从机油冷却器出来后又被分成两路，一路流经缸体右侧气缸水套与流经缸体前部的冷却液汇合。另一路经第一级后冷却器，冷却增压后的混合气。进入水套的冷却液，环绕缸套流动，充分吸取缸套外壁的热量，冷却气缸套。冷却液经主水管进入气缸盖，通过水道环绕冷却气阀、气门座圈、火花塞，经排气出口进入水岐管，冷却排烟管道，充分吸收热量，保证发动机部件的工作性能。冷却液经水岐管通过一小管分流涡轮增压器，冷却涡轮壳体，吸热后的冷却液回到水岐管。水岐管的冷却液直接进入节温器壳体，节温器根据冷却液的温度控制其流向，是去散热器或热交换器，还

42、是继续进行循环。缸套水循环系统、后冷却系统冷却水吸收的热量均通过远程散热水箱散去。水箱为风冷式。G3520C发动机远程散热器结构原理上层表冷器（紫铜盘管）用于冷却缸套水冷却系统；下层表冷器（紫铜盘管）用于冷却独立水循环后冷却系统；风机组（由8台风机组成）向上排风，逆向吹过表冷器带走热量。（因中冷却器温降是62到54，缸套水温降是90到82，故有冷却空气先经过下层表冷器后，再经过上层表冷器，合理的将两层表冷器的热量排到外界空气中。上下层表冷器的进出水口都有测温信号输出共4个输出点。）；膨胀水箱（2只）在表冷器上方，带水位开关，带有卸压帽设置排气压力为0.40.6公斤/平方厘米。三 冷却系统的参数

43、发动机缸套水容量：344升，后冷器容量：47.5升。冷却系统压力：27.5648.23KPa。缸套水的出水温度为90，回水温度为82，单元厂房内可提供的余热回收量为16.23MW。中冷水的出口水温为62，回水温度为54。缸套水加热器功率220v9kw50Hz，加热器自带一个240v1kw 单相泵。发动机热平衡参数热平衡数据LOAD100%75%55%消耗总热量（低热值）KW469636652572散入发动机冷却水的热量KW377347305散入机房的热量KW1189883散入润滑油的热量KW148138110散入排气的热量（40）KW168213881044散入排气的热量（120）KW1333

44、1083855第一级后冷散热量KW34015239第二级后冷散热量KW1399462发电机散热量KW发动机远程散热水箱技术参数1本系统为闭式循环水系统内设两套闭式循环水系统一套为缸套水冷却一套为中冷却器冷却2缸套水温降要求9082燃机出水水温90，经冷却至82以下836KW约为2200l/min3中冷却器温降要求6254后冷却器出水水温为62，经冷却至54以下，171KW（上海电气确认）约为450l/min4膨胀水箱要求加装压力盖，设置排气压力为0.40.6公斤/平方厘米（3958kpa）5布置要求冷却器长度不超过5.7m，高度不限。进出水口在同一侧。远程散热器的型号FL3000D干式空冷机换

45、热能力 上层表冷器836kw下层表冷器171kw（上海电气确认）风机总功率17.6kw单台风机风量3600m3/h单台风机功率2.2kw风机数量8台膨胀水箱不锈钢型2台压损、压降上层表冷器0.075Mpa下层表冷器0.035Mpa循环水量上层表冷器150m3/h下层表冷器35m3/h外形尺寸570026502700mmG3520C燃气发动机冷却系统的特征 缸套水水泵安装在发动机的前端右侧，由前端齿轮室的齿轮组传动，发动机驱动。冷却液通过散热水箱或热交换器散热后进入缸套水水泵。冷却系统的最高点设有通气管，用来排除冷却系统内的气泡，防止其缸套、水泵和水道空蚀。水岐管的冷却液直接进入节温器壳体，节温

46、器将根据冷却液的温度控制其流向，是去散热器或热交换器，还是继续进行循环。卡特彼勒G3520C燃气发动机的缸套水的出水温度为90，回水温度为82，单元厂房内可提供的余热回收量为16.23MW。发动机安装有缸套水加热器，加热器功率为220v9kw50Hz,加热器自带一个240v1kw的单相泵，用来保证水循环加热，并带有自动切断装置可调的节温器，保证发动机的缸套水在环境温度-20时始终保持在54，确保发动机的缸套水在低环境温度下快速启动。发动机启动成功后，缸套水加热器自动切断。G3520C燃气发动机使用两路闭式冷却循环系统，一路为缸套水冷却系统，主要冷却发动机的受热部件，一路为中冷水系统，主要冷却增

47、压后的混合气。机组配备带电动循环泵的缸套水加热器，加热器只在天冷时，发动机启动前进行预加热。每台G3520C燃气发动机配有散热水箱，供发动机散热。散热水箱采用两路独立的冷却箱体结构，能在40的环境条件下，为发动机提供足够的散热能力。由于G3520C燃气发动机采用了闭式冷却循环系统，在正常情况下，冷却液的耗损非常少，采用电动泵从冷却液水箱抽取冷却液进行补液。三、润滑系统G3520C燃气发动机的机油泵主要由油泵、齿轮组和减压阀构成，由发动机前齿轮室齿轮传动，发动机驱动的机油泵通过吸油盘和弯管从油底壳吸取机油。吸油盘装有滤网，过滤机油。减压阀控制经过机油泵加压后的发动机机油压力，如果压力过高，减压阀

48、将打开，允许部分机油直接流回机油壳。G3520C燃气发动机带有油位控制开关，当机油液位低于正常液位时，油位开关自动开启进行补油。四、启动系统G3520C燃气发动机的启动系统使用24V直流电源，24V直流电源供启动系统和发动机点火系统共用。G3520C燃气发动机包括两个24V直流启动马达，4块190安时的蓄电池，一个发动机带动的60安培的充电机和一个20安培的充电机给蓄电池充电。G3520C燃气发动机电子点火系统对发动机的火花塞点火和点火正时进行控制。主要包括电子控制模块、发动机转速/正时传感器、空气压力传感器、高性能点火变压器、延伸管、火花塞爆燃传感器等。五、排气系统G3520C燃气发动机排气

49、系统由铸铁制造，每个气缸都带有一个排气管道，燃烧后的烟气通过排气门进入排气歧管，供给涡轮增压器的涡轮。涡轮出来的废气经排烟管道供给余热锅炉加热给水或经过两级消声器后排出。六、电气系统G3520C燃气发动机组的发电机是同步、直驱、六抽头、紧密耦合型、低数量旋转零件、永磁式。发电机与发动机是紧密耦合，主转子通过半弹性驱动磁盘固定在发动机飞轮上，保证持久校直。发电机采用防滴式设计和防护，按照IEE、NEMAMG-1-22标准组装，双排轴承、凸极、旋转磁场，CDVR数字调压器，H级绝缘等级，母排输出，绕组温度检测，轴承温度检测，手动电压微调，并机能力补偿，控制板，主端子扩展箱，空间加热器等。七、DCS

50、系统G3520C燃气发动机组采用一套相对独立控制系统进行控制，通过专用的模块提供界面给DCS系统监视。DCS系统采用和利时公司生产的DCS，HOLLIAS-MACS分散控制系统，完成DAS、MCS、SCS等功能，以满足各种运行工况的要求，确保机组安全、高效、经济运行。DCS系统只对发电机组进行参数显示、改变单机的负荷大小、运行的台数、启动或停机，而不能对其控制系统参数进行改变。DCS系统的功能包括：数据采集系统（DAS），模拟量控制系统（MCS），辅机顺序控制系统（SCS）。在集中控制室内，以LCD和键盘操作为主要监视操作手段，配以少量必要的常规仪表和控制设备。时间；地点；内容：第三章 燃气发

51、动机预处理的基础知识 第一节 预处理系统说明随着煤矸石电厂燃煤改燃气的变迁，引进了具有国际先进水平的燃气发电机组，利用寺河二号井和成庄矿输送的低浓度瓦斯气发电。系统由混气装置、储气柜、预处理、燃气发电机组、余热锅炉及相关连接管路组成。混气装置由文丘里混气装置和静态混合器组成，文丘里混气装置是高浓度瓦斯气（96%）与空气混合成低浓度瓦斯气进入储气柜。额定流量为30000Nm3/h，入口压力为0.120.18Mpa,浓度为40%左右。静态混合器是低浓度瓦斯气与高浓度瓦斯气混合，浓度达到40%左右进入储气柜。目前现有2个20000 Nm3储气柜，直径为39.1米，用于储存40%浓度的瓦斯气。瓦斯预处

52、理装置是瓦斯发电工程中的一个重要环节，该设备用于实现对瓦斯气的脱水、稳压、去除杂质、安全保护等功能。为了满足燃气发电机组对燃料的要求，需对瓦斯气进行预处理，包括脱水、加压、过滤及冷却等环节。本电厂燃气机组主要利用晋煤集团建设的“低浓度瓦斯集输管网（成庄瓦斯抽采系统）”输送的低浓度瓦斯进行发电，同时承担“晋煤集团西区（高浓度）瓦斯东输管道工程”调峰任务，平衡不同时期的煤层气用量。预处理设备由北京时代桃源环境科技有限公司设计制造，预处理系统由混气器、储气罐、进气立管、冷凝分离器、罗茨风机、精密过滤器、空冷器、阻火器及配套手动阀、电动阀、气动阀组成。瓦斯经过预处理系统混合、除水、升压、过滤、降温处理

53、后达到主机用气要求。高浓度瓦斯从高浓度管道引出后，进入混气室与空气混合，混合后的瓦斯浓度为40%，进入储气罐。低浓度瓦斯经计量后直接进入储气罐。从储气罐引出的瓦斯进入预处理车间经过进气立管初步过滤脱水，除去液态水并滤除大颗粒杂质后，瓦斯气流经冷凝器预冷及脱水，干燥后的瓦斯气体经罗茨鼓风机（四运一备）加压，升压后进入精密过滤器除去小颗粒的固体杂质，然后汇集至母管，进入风冷器冷却降温，通过计量，最后经燃气母管进入燃气发动机。预处理工艺流程其主要工艺流程图：瓦斯气管道进气立管冷干设备罗茨鼓风机过滤器空冷器主厂房瓦斯气先经过进气立管（也叫初效过滤器）过滤杂质到期100um以下和除去部分液态水，进气立管

54、下方有自动疏水器，因瓦斯气含有杂质会影响风机的正常运行，并会降低使用寿命，故设置初次过滤器，杂质中的粉尘有堵塞管路、增大磨损和产生积炭等危害。初效过滤器后的瓦斯气经冷凝分离器冷凝瓦斯气中的饱和水蒸气，瓦斯气中的饱和水蒸气若直接进入燃机燃烧，将会降低燃机的效率和运行可靠性，缩短使用寿命。我们先用制冷机组产生的冷媒水（乙二醇和水的混合物）进入冷凝器，将瓦斯气温度降到1015，冷凝瓦斯气中的饱和水蒸气，相对湿度小于80，制冷机组和开式水箱在室外布置，每组制冷机组有4个模块组成，原理和室外空调机一样，循环水泵把水箱的冷媒水引到制冷机组，用制冷后的冷媒水来凝结瓦斯气中的饱和水蒸气，制冷机组通过采集冷媒水

55、的回液温度自动输出相应的制冷量。冷凝器为壳体，下方有自动疏水器开关。瓦斯气除湿以后，在母管上面分五个支管分别接到五台罗茨风机上，罗茨风机采用变频控制，根据系统的出口压力信号通过PLC自动调节变频器的输出从而控制风机转速，保证供气压力稳定。风机的进口设有网事过滤器，出口设有逆止阀和消音器，每台风机的出口配有一台精密过滤器，气体经风机升压到4555KPa,再到精密过滤器过滤杂质到1微米以下，过滤器前后设有压差计，当粉尘含量逐渐积累时，过滤器前后的压差将逐渐加大，当压差超过3KPa时更换过滤器滤芯。经风机增压后的气体，温度将升高到65，为了保证系统出口的温度，五台精密过滤器的支管汇集成母管经空冷器冷

56、却，调节瓦斯出口温度，达到瓦斯气的出口参数，出口参数包括:温度、湿度、压力、流量、甲烷浓度。第二节 预处理系统主要设备一、预处理系统主要设备1、湿式储气罐（2座）容积20000m3 ,直径39.1m，高度32.67m。2、初级过滤器（进气立管）尺寸为5001838mm，公称通径为900mm，材料为碳钢，过滤器滤芯材质是折叠式不锈钢316网涂PTFE滤芯，入口压力0-4kpa，流量29049m3/h，过滤后粉尘含量小于100m.铭牌参数名称进气立管型号/编号CZEP-0702-04尺寸（mm）9002280公称通径（mm）900材料碳钢介质温度（）0603、精密过滤器（5台）每台过滤器的按照25

57、%负荷设计，四用一备。过滤器壳体材质为碳钢，过滤器滤芯材质为折叠式圆筒型聚丙烯复合滤芯，滤芯规格结构尺寸ZY-MZF4-1601000-10-LP，圆柱平口折叠式1m，名称精密过滤器型号/编号FLPF-07-08-12过滤精度（m） 1尺寸（mm）8001858公称通径（mm）DN800材料Q235介质温度（）060介质LFG 生产日期2009年3月北京时代桃园环境科技有限公司4、罗茨风机（5台）罗茨鼓风机型号M82WD进口流量145.3m3/min（8718 m3/h）配套电机YB2-355M-6升压58800Pa电机功率250KW主轴转速980r/min产品编号北2；中3；南1制造日期07

58、年8月原平鼓风机有限责任公司贝得电机 隔爆型三相异步电动机 YB2-355L2-6250KW50Hz94.0%380/660V/YFcos0.86 454/262A989r/minIP551315kgEXdICNEX02.040NO:北018；中019；南020JB/T7565.1-2004DATE 0708西门子电机（中国）有限公司5、冷凝分离器（1台）名称冷凝分离器型号KLQ222.6换热面积734.8M2产品编号C071100901制造日期2008.01工作压力0.025-0.03MPa湖北登峰换热器有限公司6、制冷机组（3台）名称空气源冷水机组型号FS-L-60BSI名义制冷量68KW

59、额定功率23KW电源3380V额定频率50Hz制冷剂R22充注量24kg机组总质量800kg生产日期2007年8月机组外形尺寸210810801900mm清华同方人工环境有限公司7、空冷器（3台）名称空气冷却器型号KLQ316.2换热面积316.2M2产品编号C070801001制造日期2007.9工作压力0.050.06MPa8、循环水泵（2台）名称立式单级化工泵型号KQH100-125A流量50m3/h必需汽蚀余量4.5m扬程19m配套功率7.5KW转速2960r/min重量132kg出厂日期2007年8月许可证编号XK06-216-00140上海凯泉泵业（集团）有限公司9、空压机2台，开

60、式水箱1台。10、静态混气器、文丘里混合器各一台文丘里混气器设备规范：规格型号：HOM-30000额定流量：30000Nm3/h（双管）进口管径：DN300出口管径：DN800混合气出口压力：0.050.07MPa天然气：空气=1：1.5外形尺寸：600023002300静态混气器设备规范：技术参数规格型号：HDM-30000额定流量：30000Nm3/h（双管）进口管径：DN600/DN200出口管径：DN800混合气出口压力：0.050.07MPa 天然气：空气=1：1.5外形尺寸：790023002800 4900*2300*280011、储气罐一台名称储气罐型号/编号FPO-80321