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航空派生型燃气轮机燃料使用规范2023-05-23发布 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4气体燃料 4.1总则 4.2气体燃料的要求 4.3气体燃料的处理 44.4气体燃料的测定方法 45液体燃料 5.1总则 5.2液体燃料的要求 5.3液体燃料的储存及运输 5.4液体燃料的测定方法 附录A(规范性)沃泊指数和杂质极限值换算 附录B(资料性)典型的气体燃料 8附录C(资料性)非燃料引入的杂质 附录D(资料性)影响烟生成的因素 附录E(资料性)液体燃料的杂质及其影响 附录F(规范性)液体燃料的储运 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T13674—1992《轻型燃气轮机燃料使用规范》,与GB/T13674—1992相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:b)增加了气体燃料杂质含量允许的指标(见4.2.5);c)更改了“气体燃料的处理”的相关内容(见4.3,1992年版的3.3);d)增加了气体燃料试验方法参考标准(见4.4);e)更改了燃气轮机液体燃料的分类(见5.2.1,1992年版的4.2)、试验方法(见5.4,1992年版的f)增加了液体燃料杂质含量允许的指标(见5.2.3);g)增加了“杂质极限值换算”(见附录A);h)增加了“液体燃料接收、处理和运输方法参考标准”(见附录F)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国燃气轮机标准化技术委员会(SAC/TC259)归口。本文件起草单位:航发燃机(株洲)有限公司、中国航发沈阳发动机研究所。本文件1992年首次发布为GB/T13674—1992,本次为第一次修订。1航空派生型燃气轮机燃料使用规范本文件规定了航空派生型燃气轮机气体燃料和液体燃料的使用要求。本文件适用于发电、舰船、机械驱动所用的航空派生型燃气轮机(以下简称燃气轮机)。其他形式和用途的燃气轮机可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T12692.3石油产品燃料(F类)分类第3部分:工业及船用燃气轮机燃料品种GB/T15135燃气轮机词汇GB/T29114燃气轮机液体燃料GB50016建筑设计防火规范GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范GB50074石油库设计规范SY/T6306钢制原油储罐运行安全规范3术语和定义GB/T15135界定的以及下列术语和定义适用于本文件。标准气体燃料standardgasfuel沃泊指数为45.3MJ/m³、以甲烷为主的气体燃料。标准参比条件standardreferenceconditions绝对压力101.325kPa,温度15℃。注:世界各国目前正在使用的参比条件范围较广,各参比条件间近似的换算系数见GB/T19205—2008附录A。我国目前使用的参比条件为101.325kPa,20℃。供应商contractor本文件特定条款中的货物和/或服务的供应组织。4气体燃料4.1总则气体燃料满足以下要求。2a)进入燃气轮机前的气体燃料应去除液态和固态杂质。b)气体燃料中的杂质应控制在燃气轮机制造商规定的范围内,如无规定则应符合4.2.5规定的极限值。c)本文件规定的杂质(金属元素和卤素、硫和硫化氢、固体微粒)含量极限值是以沃泊指数在37MJ/m³~49MJ/m³范围内的气体燃料给出的,沃泊指数不在此范围内的气体燃料,其杂质含量的极限值应按附录A进行换算。d)燃气供应商应提供燃气组分、杂质等分析报告,分析项目见表1。表1气体燃料分析项目序号1组分(体积分数或摩尔分数)报告C₂H₂C₂H₄C₂H₆C₃H₆C₃H₈C₁H₈n-C₄H₁₀n-C₅H₁₂C₆C₇+H₂CO₂H₂ON₂O₂2供气压力报告3供气温度报告4净热值范围变化率报告报告5密度报告(如果全部组分给出,可计算)6着火极限比值(上极限和下极限之比)报告(包括使用的测定方法和气体燃料的压力和温度)7杂质不饱和碳氢化合物萘液态碳氢化合物和气体燃料的水合物的露点温度水的露点温度固态杂质总含量颗粒尺寸范围总的硫含量硫化物硫化氢(H₂S)硫醇(RSH)硫化碳酰(COS)氮的氧化物(NO,)氨(NH₃)碱金属(K、Na)卤素(F、Cl、Br、I)报告报告报告报告报告报告报告报告报告报告报告报告报告报告34.2气体燃料的要求4.2.1气体燃料的组分燃气供应商应根据表1提供完整的气体燃料组分分析报告,包括可燃成分、惰性成分和杂质。可供燃气轮机使用的典型气体燃料见附录B。4.2.2供气压力和温度供气压力应满足燃气轮机制造商的使用要求,在进入燃气轮机燃料切断阀前,气体燃料的温度应相对供气压力下的露点温度保有一定的过热度,过热度应符合燃气轮机制造商和现场条件的要求(一般高于露点温度25℃~30℃),且应低于燃气系统执行元件的极限值。沃泊指数通过热值和相对密度计算得出(附录A)。燃气轮机运行时气体燃料的沃泊指数应稳定,其变化范围、变化幅度和速度应满足燃气轮机制造商的要求,变化幅度过大或变化速度过快会对燃气轮机的控制系统产生干扰。使用低热值气体燃料时,应注意以下几点:a)含氢量:含氢的气体燃料与含甲烷的气体燃料火焰传播速度不同,如含氢量过高,需向燃气轮机制造商咨询;b)起动:热值过低时燃气轮机可掺入或者直接采用其他高热值气体燃料进行起动。气体燃料的着火极限比值(气体燃料与空气混合发生着火浓度的上极限和下极限之比)应满足燃气轮机制造商的要求,否则燃气轮机在某些工况下不能运行。在极端情况时,使用超出着火极限比值的气体燃料,可能使燃气轮机点火失败。进入燃气轮机的杂质包括燃料引入的杂质和非燃料引入的杂质。非燃料引入的杂质见附录C。燃气轮机使用的气体燃料不应带有液态物质,因此,在供气压力下,所供气体燃料的温度应保有一定的过热度(一般高于露点温度25℃~30℃)。气体燃料中的焦油以及增压过程中带入的润滑油总量不应超过5mg/m³。为避免固体微粒沉积,应同时满足以下要求:a)固体微粒的总量不超过9mg/m³;b)粒径大于或等于10μm的固体微粒去除率为99%;c)不存在粒径大于或等于15μm的固体微粒。4NH₃和HCN或其他含氮化合物燃烧后会提高燃气轮机排气中的氮氧化物含量,应根据当地环境保护的要求对气体燃料中这部分杂质进行控制。硫及含硫化合物燃烧后产生的SO₂会污染大气,应根据当地环境保护的要求进行控制。如对排放无特殊要求时,标准气体燃料中硫和硫化氢的含量满足以下要求:a)不应含有单质硫或游离的硫元素;b)硫化氢含量不应高于150mg/m³。气体燃料中的萘容易形成固态沉积物堵塞管道,其含量不应超过100mg/m³。标准气体燃料中金属元素与卤素的含量应满足以下要求:a)钠和钾的总含量小于0.6mg/kg;b)钙和镁的总含量小于1mg/kg;c)铅含量小于0.5mg/kg;d)锂含量小于0.5mg/kg;d)锌含量小于1mg/kg;f)卤素(F+Cl+Br+I)总含量小于1mg/kg。燃气轮机及其附属设备对气体燃料的特殊要求应由燃气轮机制造商确定。4.3气体燃料的处理气体燃料中的杂质超过极限值时,应根据燃料的实际供应状况采用过滤、吸附、相变分离等方式进行相应的净化处理。4.4气体燃料的测定方法杂质含量的测定方法由供需双方协商确定,也可按以下试验方法进行:——热值(发热量):GB/T11062、GB/T12206;55液体燃料5.1总则燃气轮机燃用的液体燃料满足以下要求:a)液体燃料应为不含无机酸的均匀石油烃类燃料;b)液体燃料在储存中应保持均匀状态,即不因重力而产生分层现象;c)燃油供应商应提供液体燃料组分和杂质定量分析报告,分析项目见表2。表2液体燃料分析项目序号1密度(15℃)报告2馏程90%(体积分数)回收温度报告3净热值报告(也可用计算的方法)4碳氢比报告5闪点(闭口)报告6运动黏度(15℃)报告7倾点报告8残炭报告9杂质灰分水分沉淀物硫含量痕量金属报告报告报告杂质总含量报告报告5.2液体燃料的要求5.2.1液体燃料分类按照GB/T12692.3,燃气轮机常用的液体燃料共有四类:a)石脑油、凝析油、宽馏分喷气燃料等低闪点型烃类燃料(DSTO);b)煤油型烃类燃料(DST1);c)柴油型烃类燃料(DST2);d)低灰分、低残炭重馏分型燃料(DST3)。5.2.2液体燃料的性质液体燃料的性质应符合GB/T29114规定的质量指标。对GB/T29114未规定技术要求的项目,应向燃气轮机制造商咨询。液体燃料的性质对烟的生成有一定的影响,详见附录D。6燃气轮机对燃料中的杂质极为敏感,为保证燃气轮机正常运行,应严格控制杂质含量。液体燃料的杂质及影响见附录E。液体燃料中痕量金属含量最大值应满足以下要求:a)钠和钾的总含量小于0.5mg/kg;b)钙含量小于0.5mg/kg;c)铅含量小于0.5mg/kg;d)钒含量小于0.5mg/kg;e)锂含量小于0.5mg/kg;f)锌含量小于1.0mg/kg;g)铝含量小于1.0mg/kg;h)汞含量小于1.0mg/kg。水分、灰分、硫等其他杂质含量要求按照GB/T29114执行。5.3液体燃料的储存及运输大多数馏分油从炼油厂到燃气轮机使用现场的输送过程中,要经过许多管道,并多次进出各接口和油罐,容易混入一些杂质。由于燃气轮机对燃料中的固体微粒、水和金属杂质极为敏感,因此燃气轮机应使用清洁的燃料。在液体燃料的储存及运输过程中应采取过滤、澄清等措施,避免可能产生的污染。液体燃料的储运应符合附录F的规定。5.4液体燃料的测定方法液体燃料的测定方法按照GB/T29114规定的方法进行。7GB/T13674—2023(规范性)沃泊指数和杂质极限值换算A.1沃泊指数沃泊指数是指在规定参比条件下气体燃料的体积净热值除以在相同的规定参比条件下相对密度的平方根。沃泊指数按公式(A.1)、公式(A.2)计算:W=H/S=…………(A.1)S=pt/p₈…………(A.2)式中:W——沃泊指数,单位为兆焦每立方米(MJ/m³);H——标准参比条件下实际供应燃料的净热值,单位为兆焦每立方米(MJ/m³);S——标准参比条件下燃料的相对密度;pr——标准参比条件下实际供应燃料的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);p₄—标准参比条件下空气的密度,单位为千克每立方米(kg/m³)。当气体燃料的实际温度不等于标准参比条件的温度时,需要对沃泊指数进行修正。修正沃泊指数按公式(A.3)计算:……式中:WT——修正沃泊指数,单位为兆焦每立方米(MJ/m³);T;——燃气轮机燃料切断阀的进口处温度,单位为开尔文(K)。A.2杂质极限值换算当供应的气体燃料净热值比本文件中的标准气体燃料净热值低时,燃气轮机要获得相同输出能力时需要燃烧更多的燃料,故需对杂质极限值进行折算以控制进入燃气轮机燃烧区的燃料杂质总量。硫和硫化氢、固体微粒、焦油、萘等杂质极限值按公式(A.4)进行换算:C…=Hm/H₁×C…………(A.4)式中:C——供应的气体燃料中允许的杂质极限值,单位为毫克每立方米(mg/m³);Hw——供应的气体燃料净热值,单位为兆焦每立方米(MJ/m³);C——本文件中的标准气体燃料杂质极限值,单位为毫克每立方米(mg/m³);H₁——本文件中的标准气体燃料净热值,取为34.795MJ/m³。金属元素和卤素的杂质极限值按公式(A.5)进行换算:C,=H,/H₂×C…………(A.5)式中:C,——供应的气体燃料中允许的杂质极限值,单位为毫克每千克(mg/kg);Hv——供应的气体燃料净热值,单位为兆焦每千克(MJ/kg);C——本文件中的标准气体燃料杂质极限值,单位为毫克每千克(mg/kg);H₂——本文件中的标准气体燃料净热值,取为48.16MJ/kg。8(资料性)典型的气体燃料B.1气体燃料的种类气体燃料是可燃气体或可燃气体同惰性气体的混合气,其热值变化范围很宽。气体燃料中可燃气体成分为甲烷、其他低分子量的碳氢化合物、氢和一氧化碳,主要的惰性气体成分为氮、二氧化碳和水蒸气。按照热值的高低,可把气体燃料分成三大类(高热值、中热值和低热值)。表B.1列出了常用气体燃料的典型性质。表B.1常用气体燃料的典型性质气体燃料天然气焦炉气水煤气煤的气化气“高炉煤气相对密度—体积分数———一氧化碳——5二氧化碳5B.1.1高热值气体燃料高热值气体燃料一般为天然气。天然气是一种清洁燃烧的燃料,它含有大量的甲烷、少量其他碳氢化合物及气体。大多数天然气以“干气”出售,其中液态碳氢化合物的含量已经减少到最小(其值约为天然气通常分成三种:a)高热值天然气,除含甲烷外,还含有大量的乙烷和丙烷;b)甲烷含量高的天然气,含有88%~96%的甲烷;c)惰性气体含量高的天然气,含有6%~16%的气体(氮和二氧化碳)。9B.1.2中热值气体燃料中热值气体燃料一般为人工制造的煤气,含有较多的氢和一氧化碳。虽然其热值低于天然气,但燃烧速度高于天然气。人工制造的煤气往往比天然气含有更多的杂质,因此通常需要净化处理。按照制造过程,可将煤气分为以下四类。a)煤气:在空气不足的条件下,通过对煤低温焦化处理制成,其中氢和甲烷的含量较高。b)焦炉煤气:由煤在炼焦炉中干馏制得,组分与煤气相似,是炼焦的副产品。c)水煤气:由蒸汽通过灼热焦炭产生,含有较多的氢和一氧化碳。d)炼厂气:精炼石油过程中的一种副产品,以碳氢化合物为主,还含有相当比例的氢。B.1.3低热值气体燃料低热值煤气是含有大量氮和二氧化碳的一种气体。燃气轮机直接燃用这种气体燃料需要专门设计燃气轮机的燃烧系统和燃料系统。或在低热值煤气中掺混其他气体燃料,以提高热值。低热值煤气燃烧时,反应区的最高温度比其他煤气低得多,有利于减少氮氧化物的生成,但需要注意检查低工况下的一氧化碳排放量。低热值煤气可分成以下三类。a)发生炉煤气:由空气通过灼热焦炭床生成,是一氧化碳和氮的混合物。b)高炉煤气:生铁生产中的副产品,它与发生炉煤气相似,含有较多的二氧化碳。c)煤的气化气:由煤加压氧化制成,含一氧化碳、氢、少量的甲烷和较多的不可燃气体。制气过程B.2气体燃料的杂质B.2.1液态碳氢化合物进入燃气轮机燃料系统的气体燃料含有任何液态碳氢化合物,都会使输入的热量发生很大的变化。严重时,燃烧中未燃尽的液滴会在正常火焰区之外产生火焰,会损坏燃烧室和涡轮等热端部件。通常在气体进入燃气轮机之前设置气液分离器进行分离。B.2.2硫及硫化氢气体燃料含有硫化氢,会对燃气轮机燃料系统中某些金属零件(如铜)造成腐蚀,特别是在含水及高压条件下,腐蚀会更加严重,需要根据气体燃料中的含硫量合理选择燃料系统的材料。人工制造的煤气含有二硫化碳、羰基、硫茂、硫醇等有机硫化合物,天然气含有少量的硫醇。在燃气轮机燃烧室燃烧时,有机硫化合物和硫化氢可形成二氧化硫,会对燃气轮机的燃烧部件和排气系统(如余热回收设备)产生腐蚀。在配备有余热回收设备时,根据气体燃料中的含硫量合理选择余热回收设备的材料,以防止酸性腐蚀。B.2.3气体燃料的水合物压力和含水量很高而温度很低的天然气,容易生成一种冰状的碳氢化合物的水合物,这类冰状水合物能造成燃料系统的堵塞,保持低含水量可减少气体燃料水合物的生成。必要时,可使用甲醇阻止水合物的生成。B.2.4萘萘是一种芳香烃碳氢化合物,具有高蒸汽压力的升华固态物质,存在于某些气体燃料中。含有气态萘的气体燃料在温度低的燃料系统中可能生成固态萘的沉积物。B.2.5焦油焦油是一种黑褐色的烃类混合物,形成的颗粒在燃气轮机中燃烧会因局部温度过高,腐蚀热端部件,焦油还可能黏结在燃料系统中的控制阀上,对阀门的控制产生影响。可采用冷却凝聚吸附的方式去除焦油。B.2.6氨人工制造的煤气所含的氨能够腐蚀燃烧系统中的铜合金,燃烧时所形成的氮氧化物会产生排放污染。少量的氮氧化物能促使不饱和碳氢化合物生成胶质和固态沉积物,两种反应物是气态,可能在燃烧室之前的管道中产生沉积物。可采用电处理法或吸收法去除氮的氧化物。以乙烯和环戊二烯为代表的不饱和碳氢化合物能在气态时聚合,在燃料系统中可能产生胶质和沉淀物,在催化剂(如氧化氮)作用下,会加速聚合。B.2.9固体微粒固体微粒通常为不可燃烧物,可能堵塞燃气轮机喷嘴,磨损燃料系统中的部件。固体微粒主要由金属氧化物构成,大量沉淀在热端部件和其他部件上,对其造成腐蚀。可溶解的粉尘可能含有其他金属元素和杂质,这些金属或杂质能形成具有腐蚀性的化合物,对燃气轮机部件造成影响。钠和钾能与钒结合生成金属的钒酸盐,钒酸盐会严重腐蚀燃气轮机高温合金的热端部件。还能与硫结合生成金属的硫酸盐,也会对热端部件产生腐蚀。天然气一般不含碱金属,而人工制造的煤气可能含有碱金属。B.2.11钙和镁钙和镁可能在燃气轮机内部形成坚硬的污垢,且这些污垢很难通过清洗燃气轮机等简单的操作予以去除。铅一般在燃料中含量很低,但也会腐蚀燃气轮机的热端部件。锌能够与硫生成具有腐蚀性的盐和其他成分,可能会腐蚀燃气轮机中高温镍基合金的热端部件。锂生成的盐等化合物在燃气轮机内高温作用下会侵蚀晶界,并且加快高温合金的热端部件氧化速度。B.3气体燃料的密度和热值的计算B.3.1密度和相对密度的计算根据气体燃料组分的分析结果,通过对其相对分子质量的计算,可得到气体燃料的相对密度和密度。B.3.1.1相对分子质量的计算气体燃料的平均相对分子质量按公式(B.1)计算:M——气体燃料的平均相对分子质量;x;——单一组分的摩尔分数;M;——单一组分的相对分子质量。B.3.1.2相对密度气体燃料的相对密度按公式(A.2)计算。干空气的相对分子质量为28.96。B.3.1.3密度气体燃料的密度按公式(B.2)计算:Pm=M/Vm………(B.2)M——气体燃料的摩尔质量,单位为千克每千摩尔(kg/kmol);pm——气体燃料的密度,单位为千克每立方米(kg/m²);Vm——标准状态下的摩尔体积,22.414m³/kmol。B.3.2热值的计算根据气体燃料的组分可精确地计算出热值。气体燃料的热值按公式(B.3)、公式(B.4)计算:…………(B.3)g;=x;×M;/M………(B.4)H——气体燃料的热值,单位为千焦每千克(kJ/kg);g;——单一组分质量分数;H;——单一组分的热值,单位为千焦每千克(kJ/kg)。某气体燃料的组分见表B.2。GB/T13674—2023组分体积分数甲烷(CH₄)77.5%二氧化碳(CO₂)6.5%各组分标准参比条件下的物性参数见表B.3。表B.3物性参数组分相对分子质量总热值/(kJ/kg)净热值/(kJ/kg)47520二氧化碳(CO₂)44.010相对分子质量:相对密度:S=p/pa=M/28.96=20.105/28.96≈0.694密度:pm=M/Vm=20.105/22.414≈0.897总热值:净热值:(资料性)非燃料引入的杂质C.1概述除燃料含有的杂质外,一些杂质还可能随空气和喷入的水(或蒸汽)而进入燃气轮机,同样会对燃气轮机造成腐蚀。空气中的杂质可能有微量金属、海盐悬浮颗粒、飞灰、尘土、砂粒和工业排出物等。为控制氮的氧化物生成而喷入的水(或蒸汽),未经过适当的处理,可能会含有碱或其他微量金属。C.2建议的极限值C.2.1进入燃气轮机的空气中和喷入的水(或蒸汽)中,杂质含量的极限值建议如下:a)空气中,钠和钾的含量为0.002mg/kg~0.02mg/kg;b)水(或蒸汽)中,钠和钾的含量为0.025mg/kg~0.2mg/kg。C.2.2进入燃气轮机的空气经过除雾和过滤,喷入的水(或蒸汽)进行净化处理,或对相应系统进行改进后,达到C.2.1的要求。C.2.3按照经济观点,最好选用质量高的燃料,以此抵偿随空气和水(或蒸汽)混入的杂质的影响。C.2.4进入燃气轮机的空气和水(或蒸汽)的杂质含量与燃料的杂质含量之间的关系见公式(C.1):G₄——空气的质量流量;G;——燃料的质量流量;Ca——进入燃气轮机的空气中杂质含量;Gw——水(或蒸汽)的质量流量;Cw——喷入的水(或蒸汽)中杂质含量;C——燃料中杂质含量;C⁰——燃气轮机允许的杂质含量极限值。(资料性)影响烟生成的因素D.1概述本附录仅涉及燃气轮机排出的粒子,不考虑气态排出物。燃料燃烧时生成烟的确切机理目前还不完全清楚,但普遍认为烟是高温富油区内燃料氧化和(或)热分解的产物,这是一个不平衡过程。生成的烟粒可在高温富氧火焰中被烧掉,因此烟的净生成率取决于燃烧室反应区的状态及随后的燃烬情况。当燃料与空气之比高于某一数值时,烟的生成随压力和火焰温度的增高而急剧增加,而增大燃烧室内的紊流度可减少烟的生成。燃料的类别、状况以及喷射方式,对烟的生成也有影响。链烷烃往往在燃烧时近于无烟,芳香烃燃料大多易于冒烟,某些燃料添加剂可有效抑制烟的生成。D.2燃烧室的设计燃烧室的设计对烟的生成有较大的影响。采用低发烟燃烧室是控制燃气轮机烟的生成的有效方法。降低燃烧室烟的生成的主要有效方法有:a)使用空气雾化燃料喷嘴;b)燃烧室的主燃区采用贫油设计;c)采用燃料添加剂。D.3燃气轮机负荷降低燃气轮机负荷有助于控制烟的生成。但负荷大幅度下降会降低经济性,因此只能作为临时性或应急性的控制手段。D.4燃料性质燃料性质对烟的生成有一定的影响,主要体现在以下几个方面。a)馏分:高沸点燃料较挥发性燃料生成更多的烟,尤其是在燃气轮机起动时。许多燃用重馏分燃料的燃气轮机在起动和停车时换用轻馏分燃料。b)芳香烃或萘的总含量:烟的生成随芳香烃含量的增大而增加。通常高分子量的芳香烃或萘比低分子量的芳香烃影响大。c)碳氢比:碳氢比高的燃料往往会生成较多的烟。d)残炭:残炭量高的燃料往往会生成较多的烟,其影响的大小与燃气轮机的设计有关。e)黏度:高黏度的燃料要比低黏度的燃料容易生成烟。为把燃料的黏度降到能够满足喷嘴雾化特性的要求,可对燃料进行加热。D.5燃料添加剂根据具体情况,可使用能有效降低燃气轮机烟的生成的燃料添加剂,但需要征得燃气轮机制造商的同意。(资料性)液体燃料的杂质及其影响液体燃料中过多的水会导致设备和管道产生腐蚀,堵塞过滤器和喷嘴。燃料中的水还能促进微生物的生长,堵塞过滤器并影响燃料的雾化,影响燃气轮机功率。E.2固体微粒液体燃料中的悬浮物和固体微粒物质的粒径分布和数量会影响燃料系统元件的寿命,缩短过滤器的使用周期。E.3微生物在液体燃料的储存期间,微生物(细菌和真菌)的生长也是杂质的一种来源。微生物总是存在的,如果条件对它们的生长有利,就能生成一种黏性沉淀物积聚在一起,容易堵塞燃气轮机的燃料系统。另外还有一种细菌能使硫酸盐还原,在燃油中产生具有腐蚀性的硫化物。钒能形成低熔点化合物,如五氧化二钒(熔点为690℃),对高温合金制造的涡轮叶片具有强烈的腐蚀作用。若往燃料中加入足够的镁(一般镁对钒的质量比为3.0~3.5),它同钒能结合成熔点较高的化合物,这样可把对叶片的腐蚀率降到可接受的程度。E.5钾和钠钾和钠能与钒结合成低熔点共熔物(熔点为565℃),同燃料中的硫相结合又可能生成熔点在燃气轮机工作范围内的硫酸盐,这些共熔物会引起严重的腐蚀。虽然钙没有腐蚀作用,而且对钒的腐蚀还起到抑制作用,但是钙会产生一种粘接状沉积物,质地较硬。这种沉积物在燃气轮机停车时不能自行脱落,用水冲洗也不易去掉,可能造成燃气轮机性能下降。铅具有一定的腐蚀作用,还会破坏镁盐对于钒盐腐蚀的抑制作用。燃料中的铅主要来自加工处理和运输过程中的污染。燃料中含有少量的氯化物。氯化物在沉积时生成的氯化氢或氯气,可能加速燃气轮机中奥氏体材料的腐蚀。一般情况下,硫能生成二氧化硫、三氧化硫,它们可能与燃料灰分中钠和钾的化合物结合成硫酸盐,其熔点在燃气轮机工作范围之内,因此这些化合物会引起涡轮叶片的严重腐蚀。(规范性)液体燃料的储运F.1液体燃料的接收、处理和储运的方法液体燃料的接收、处理和储运的实用方法可参考NB/SH/T0164和GB30000.7。F.1.1燃油储运系统的一般说明轻质馏分燃油的储运系统由油罐前置油滤、储油罐、燃油泵、主油滤和置于燃气轮机燃油系统进口的终端油滤组成(见图F.1)。前置油滤前置油滤储油罐燃油泵主油滤终端油滤燃气轮机图F.1轻质馏分燃油储运系统框图重质馏分燃油和含有大量杂质的燃油,需要附加必要的处理设备,其储运系统由油滤、储油罐、泵、加热器、初级油滤、二级油滤和燃料切换阀组成(见图F.2)。油滤储油確泵加热器初级汕滤二级油滤二级油滤起动燃汕输入燃料切换阀燃气轮机图F.2重质馏分燃油储运系统框图F.1.2储油罐的设计和维护燃油储运系统应重视储油罐的设计和维护,储油罐设计合理且维护得当,能够有效保持燃油清洁。油罐制成后,其内壁应进行吹砂处理,清除附在壁面上的氧化皮,并应彻底清除罐壁上的所有吹砂材料,立即用油擦拭以防生锈。为保证燃油的长期储存,油罐内同燃油接触的部位不应有铜、锌和钒的合金。可在油罐内壁涂环氧树脂涂料,以减少氧化皮和裸露金属表面对燃油的影响。油罐的进油管应高出油罐底面0.5m以上,进油管的走向应保证油罐底部的沉淀不受扰动。在进油管上,应设有速度扩散器,以使燃油入口处的喷射效应减到最小。油罐的出油管上应装有浮动抽油装置,以便从油罐的上液面抽油。浮动抽油装置能使燃油有较长的澄清时间,固体微粒杂质不易被燃油带走。特别是在寒冷的气候条件下,由于燃油的黏度增大,杂质沉淀速度减慢;油罐经常使用/加油时,浮动抽油装置的作用更显著。速度扩散器和浮动抽油装置如图F.3所示。标引序号说明:1——计量口;2——检查浮动抽油装置工作的缆索;3——燃油出口;4——排水口;5——最高提升位置与水平面夹角(75°左右);6——底部止动装置;7——燃油进口;8——速度扩散器;9——检查链;10——浮动抽油装置。图F.3进油口扩散器和浮动抽油装置示意图两个油罐一用一备,当向一个油罐加油时,就使用另一油罐的油,这样燃油澄清时间更长,大大减少油滤维护的工作量。油罐中未经扰动的燃油经过24h~48h的澄清后,大量的水和固体杂质就沉到了浮动抽油装置下面。油罐底面应为带水斗的锥形或倾斜形式(见图F.4),能使与燃油接触的水分减到最少,且有效减少微生物生长对燃油的影响。所有水平放置的圆柱形油罐每3m长度上至少有5cm的倾斜,使水积聚在集水槽,并由排水泵排出(如果油罐高于地面可采用重力排水),集水槽宜位于油罐最低部位。另外还应设置油水分离设备,其类型应根据环境保护所要求的分离水平来确定。底部的积水应定期抽出,排放积水的周期按给定装置的经验确定。油罐至少每两年清洗一次,油罐壁可用次氯酸盐溶液和水进行人工清洗。不应使用肥皂水和洗涤剂清洗,此类表面活性剂无法洗净油罐。在使用次氯酸盐溶液时,现场应注意通风,操作者应穿戴符合要求的个体防护用品,并采取相应的安全措施。标引序号说明:1——锥形罐底;2——有排水槽的倾斜罐底;3——无排水槽的倾斜罐底。图F.4油罐底部结构简图F.2低闪点燃料的储运规程F.2.1概述低闪点燃料的闪点通常低于环境温度,应特别注意储存和运输过程中的安全。对使用这类燃料的专用设备的设计和使用地点也同样要考虑安全问题。F.2.2一般说明低闪点燃料不按公认的技术条件销售,供需双方应对燃料性质的允许范围达成协议。低闪点燃料通常与汽车用的汽油和煤油中的一部分组分相同。其典型的总热值和净热值分别为35.4×10⁵kJ/m³和33.2×10⁶kJ/m³。F.2.3存在的问题使用易挥发、低闪点燃油的潜在危险如下。a)液态油及蒸发气体的泄漏。应可靠地收集漏出的液态油,防止液态油和蒸发气体进入排水系统。b)易挥发油的蒸汽比空气重得多,漏出的气体会聚集在底层空间和管沟里,因此对这些区域应采取通风措施。c)当发生火灾时,油罐可能出现溢沸现象。使用浮顶油罐和放水措施,可防止出现溢沸。F.2.4储油罐储存易挥发油时,应采用浮顶油罐。从开始加油到浮动顶浮起的一段时间里,无论对内浮顶或外浮顶油罐,其顶部空间均处于着火极限范围内。内浮顶油罐为18h~24h;外浮顶油罐约为8h。在此期间,不应有外来火源。上面给出的时间为平均值,主要取决于燃油的闪点、环境温度和通风状态。如果使用的是未经改进的锥顶油罐,应备有机械呼吸阀,同时对油罐的钢顶进行适当维护,以防止外来火源点燃油罐蒸汽空间中的可燃蒸汽。不推荐使用阻火器,因为它可能出现堵塞,影响呼吸阀的作用,导致油罐在工作中超压破损。应安排足够的时间将水排净。在油罐中的水排到公共排污管或自然水源之前,应将油从水中分离在固定式罐顶的油罐中,当易挥发油同热的残留油混合时,不应超过油罐排气孔的通气能力。在锥顶油罐中,进油管和回油管应低于燃油液面,避免燃油因自由下落而产生静电,避免加快燃油蒸发。对储油罐进行清洗和维护时,应遵循SY/T6306的规定。应按GB50074中有关储油罐设计要求,在油罐四周建立防火堤,将油罐围住。防火堤应能包住最大的储油罐容积。在所包围的区域内的底面应具有倾斜度,从储油罐和管路到集水槽的底面应具有倾斜度。在地形和位置允许的地方,防火堤外应安装带阀门的放水
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