一种燃气轮机喷嘴的清洗方法

技术领域

本发明属于燃气轮机配件的清洁领域，具体涉及一种燃气轮机喷嘴的清洗方法。

背景技术

燃气轮机具有热效率高、环保性能好、启停迅速等优点，在国内外迅速发展，但是由于燃气轮机的工作特性，其性能与燃料燃烧均匀稳定息息相关。以燃气轮机采用GE(通用电器公司)的LM-2500+G4机型，其燃烧系统由30个喷嘴环状均匀分布在燃机燃烧室中，有8个燃烧温度探头均匀分布在燃烧发生室中。喷嘴的结构，是一个由启动喷嘴、喷嘴体、节流嘴、油滤、卡圈和喷嘴座构成的燃机重要部件，其启动喷嘴头部的小喷口有旋流槽和小中心孔。燃机工作时，因燃机燃烧不充分或天然气品质等问题在旋流槽、中心孔、喷嘴内腔壁上及油滤上会形成结焦积碳，积碳严重时会造成喷嘴堵塞，性能检测时会发现喷嘴流量变小，甚至为零，这些都直接影响燃机的点火，甚至造成排放超标。为确保燃机工作的稳定性，喷嘴工作一段时间后必须对其流量性能进行检测，如其流量性能下降，说明燃机喷嘴积碳增多，必须对积碳进行高效清洗去除。

由于燃机喷嘴为收口或焊接的密闭式结构，无法用清洗工具清洗，目前去除喷嘴积碳仅靠浸泡清洗一种方法。具体是将燃机喷嘴置于超声波清洗机机槽中的清洗液中，靠阴离子表面活性剂去污油渍。采用该种方法，当燃机喷嘴积碳较严重时，即使延长清洗时间，往往也很难将积碳除掉，此时只能将燃机喷嘴报废，喷嘴的频繁报废，在经济上会造成很大损失。

氢氧化钠能够与结焦积炭中的硫化氢和硫醇类硫化物反应，使积炭脱落；三聚磷酸钠对金属粒子具有螯合作用，提高胶溶、乳化和分散作用，对固体粒子具有分散悬浮作用，该溶质还具有较大的碱性缓冲作用，使浸泡液的PH值始终保持在9.4左右，利于积炭的去除；磷酸钠是金属腐蚀阻化剂和金属防锈剂，同时也具有提高胶溶、乳化和分散的作用。

为了解决燃气轮机的喷嘴清洗问题，专利文献CN202011340426.3公开了一种重型燃气轮机燃烧室喷嘴清洗方法，该方法使用特殊的燃烧室喷嘴清洗用组件，进行反向冲洗和正向冲洗重型燃气轮机燃烧室喷嘴，需要将燃烧室喷嘴清洗用组与燃烧室喷嘴进行机械链接，效率不佳，对应不同型号的喷嘴还需定制相适应的燃烧室喷嘴清洗用组件，成本高昂且耗时长；公开号为CN113458071A的发明专利公开了“适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法及系统”，此方法能够深度清洗喷嘴，最大限度地去除喷嘴内部的积碳、油脂、有机物和无机盐。但此方法需要经过真空清洗、物理化学清洗、超声波旋转清洗、超声波冷热漂洗、压缩空气风切和循环热风干燥等步骤，涉及六个清洗槽的使用，操作较为复杂繁琐；公开号为CN110142251A的发明专利空开了“一种燃用气体燃料的燃气轮机喷嘴清洗系统及清洗方法”，此方法采用超声波、高温蒸汽、清洗液三种不同的清洗方式循环清洗，可有效清除燃料喷嘴内部积碳以及其他杂质，但此方法只适用于燃用气体燃料的重型燃气轮机喷嘴，使用范围有限，不可运用于其他机型。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明公开一种燃气轮机喷嘴清洗溶液及其清洗方法与清洗测试，将机械疏通、压缩气体吹扫、化学清洗和超声波清洗相结合，能够在不损伤燃料喷嘴的前提下达到良好地清洗效果，并且此方法能够对不同型号的喷嘴进行清洗，操作便捷，适用性高，适合产业化。

本发明的技术方案如下：

本发明的目的之一在于提供一种燃气轮机喷嘴的清洗方法。

进一步的，所述清洗方法采用机械疏通、压缩气体吹扫、化学清洗和超声波清洗结合；其中，所述化学清洗采用由NaOH、Na

进一步的，所述清洗溶液中NaOH、Na

进一步的，所述清洗溶液中，NaOH浓度为8-10g/L，Na

进一步的，具体包括以下步骤：

S1、将燃机喷嘴置于超声波清洗机机槽中清洗6-8h，使用阴离子表面活性剂浸泡去除表面油污，水温控制在60℃；

S2、通过自制适配针具对燃气轮机喷嘴上的积碳进行机械疏通，而后利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴；

S3、使用清洗溶液对燃气轮机喷嘴进行化学清洗，再次利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴，吹扫压力为1.0MPa。

进一步的，所述步骤S2中针具为针状物，能够伸入喷嘴上小的沟槽和孔洞中清除积碳。

相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供了一种燃气轮机喷嘴清洗溶液的创新化学配方，其成分可有效发挥独特的“协同效应”，能够在不损伤燃料喷嘴的前提下，深度清洗喷嘴，最大限度地去除喷嘴内部的积碳。

2、本发明所创新的燃气轮机喷嘴的清洗方法采用传统超声波清洗、机械疏通、压缩气体吹扫、化学清洗相结合，能够使清洗效果优化30％，有效地保证燃机运行性能，大幅度地减少了燃机喷嘴的报废率，节省维修成本和所需时间，实现清洗服务国产化，提高航改型燃气轮机的经济效益。

附图标记

图1为本发明燃气轮机喷嘴的清洗方法流程图；

图2为本发明燃气轮机喷嘴清洗溶液化学配方各浓度下试验情况；

图3为本发明燃气轮机喷嘴流量测试工装示意图；

具体实施方式

下面结合附图和较佳实施例对本发明做进一步的说明，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到；

以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值；

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

根据图2所示的燃气轮机喷嘴清洗溶液化学配方各浓度下试验情况，NaOH浓度为8-10g/L，Na

实施例1

本实施例提供一种燃气轮机喷嘴的清洗方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

S1、分别量取8g/L的NaOH，27g/L的Na

S2、将燃机喷嘴置于超声波清洗机机槽中清洗6h，使用阴离子表面活性剂浸泡去除表面油污，水温控制在60℃；

S3、通过自制适配针具对燃气轮机喷嘴上的积碳进行机械疏通，而后利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴；

S4、使用清洗溶液对燃气轮机喷嘴进行化学清洗，再次利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴，吹扫压力为1.0MPa。

使用如图3所示的喷嘴流量测试工装对清洗前后的燃气轮机喷嘴进行测试，所述测试工装由自立调压阀、孔板与喷嘴依次连接而成，通入高压氮气以进行测试。

根据测试公式计算喷嘴流量，记录测试数据，测试公式：

其中Q为流量，d为2.0mm，ΔP为孔板前后压差，ΔP＝P2-P1，P1为8.0bar，P2为测试后压力，ρ为流体标况密度。

使用如图3所示的喷嘴流量测试工装对清洗前后的燃气轮机喷嘴进行测试，流量测试结果如下表1所示：

表1实施例1中燃气轮机喷嘴清洗前后流量测试

如表1所示，对比燃气轮机喷嘴清洗前后流量测试结果，不论是二杯喷嘴或是三杯喷嘴，清洗后的各流道的流量测试结果都更加接近新喷嘴的测试结果，说明此清洗溶液有着良好的清洗效果。

实施例2

本实施例提供一种燃气轮机喷嘴的清洗方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

S1、分别量取9g/L的NaOH，29g/L的Na

S2、将燃机喷嘴置于超声波清洗机机槽中清洗7h，使用阴离子表面活性剂浸泡去除表面油污，水温控制在60℃；

S3、通过自制适配针具对燃气轮机喷嘴上的积碳进行机械疏通，而后利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴；

S4、使用清洗溶液对燃气轮机喷嘴进行化学清洗，再次利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴，吹扫压力为1.0MPa。

使用如图3所示的喷嘴流量测试工装对清洗前后的燃气轮机喷嘴进行测试，所述测试工装由自立调压阀、孔板与喷嘴依次连接而成，通入高压氮气以进行测试。

根据测试公式计算喷嘴流量，记录测试数据，测试公式：

其中Q为流量，d为2.0mm，ΔP为孔板前后压差，ΔP＝P2-P1，P1为8.0bar，P2为测试后压力，ρ为流体标况密度。

使用如图3所示的喷嘴流量测试工装对清洗前后的燃气轮机喷嘴进行测试，流量测试结果如下表2所示：

表2实施例2中燃气轮机喷嘴清洗前后流量测试

如表2所示，对比燃气轮机喷嘴清洗前后流量测试结果，不论是二杯喷嘴或是三杯喷嘴，清洗后的各流道的流量测试结果都更加接近新喷嘴的测试结果，说明此清洗溶液有着良好的清洗效果。

实施例3

本实施例提供一种燃气轮机喷嘴的清洗方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

S1、分别量取10g/L的NaOH，30g/L的Na

S2、将燃机喷嘴置于超声波清洗机机槽中清洗8h，使用阴离子表面活性剂浸泡去除表面油污，水温控制在60℃；

S3、通过自制适配针具对燃气轮机喷嘴上的积碳进行机械疏通，而后利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴；

S4、使用清洗溶液对燃气轮机喷嘴进行化学清洗，再次利用高压惰性气体吹扫清洗燃气轮机喷嘴，吹扫压力为1.0MPa。

使用如图3所示的喷嘴流量测试工装对清洗前后的燃气轮机喷嘴进行测试，所述测试工装由自立调压阀、孔板与喷嘴依次连接而成，通入高压氮气以进行测试。

根据测试公式计算喷嘴流量，记录测试数据，测试公式：

其中Q为流量，d为2.0mm，ΔP为孔板前后压差，ΔP＝P2-P1，P1为8.0bar，P2为测试后压力，ρ为流体标况密度。

使用如图3所示的喷嘴流量测试工装对清洗前后的燃气轮机喷嘴进行测试，流量测试结果如下表3所示：

表3实施例3中燃气轮机喷嘴清洗前后流量测试

如表3所示，对比燃气轮机喷嘴清洗前后流量测试结果，不论是二杯喷嘴或是三杯喷嘴，清洗后的各流道的流量测试结果都更加接近新喷嘴的测试结果，说明此清洗溶液有着良好的清洗效果。

性能测试T48分散度及氮氧化物排放测试

采用本发明所提供的清洗方法对燃气轮机喷嘴进行清洗，而后用于燃气轮机运行，分别记录清洗前后T48分散度及氮氧化物排放量，数据如下表4所示：

表4燃气轮机喷嘴清洗前后T48分散度及氮氧化物排放数据

如表4所示，同工况下，清洗喷嘴后的燃气轮机的T48分散度以及氮氧化物排放量显著减低，表明燃气轮机喷嘴堵塞情况改善，从而使得燃烧更加均匀、稳定，污染物排放得到减轻。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。