趙涵

(上海奉賢燃機發(fā)電有限公司，上海 201403)

0 引言

上海奉賢燃機發(fā)電有限公司(以下簡稱奉賢發(fā)電公司)4套9E燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機組是國家“西氣東輸”工程的配套項目。項目引進美國GE公司PG9171E型雙軸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，以清潔能源天然氣為燃料，具有節(jié)能、環(huán)保、高效、啟動快、調(diào)峰性能好等優(yōu)點。機組自2005年6月陸續(xù)投產(chǎn)以來，運行狀況良好。為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，進一步挖掘機組的節(jié)能潛力，采取了優(yōu)化運行、加強運行維護與管理等多項措施，并進行了設(shè)備改造，取得了良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。

1 機組概況

奉賢發(fā)電公司機組配置如下:燃?xì)廨啓C為美國GE公司9E型機組中的PG9171E型，配有杭州鍋爐廠生產(chǎn)的 Q1097/555－181(31) －6．1(0．63)/532(256)型三壓強制循環(huán)余熱鍋爐和上海汽輪發(fā)電機有限公司生產(chǎn)的LZN55－5．6/0．65型沖動式凝汽式單缸汽輪機。燃?xì)廨啓C燃料為天然氣(柴油)，環(huán)境溫度為20℃、穩(wěn)定運行在BASLOAD狀態(tài)下時，燃?xì)廨啓C出力為120MW，天然氣質(zhì)量流量達7．5 kg/s(柴油質(zhì)量流量達8．0 kg/s)。

燃?xì)廨啓C的工作介質(zhì)是壓縮空氣和高溫燃?xì)猓瑝簹鈾C從大氣中吸入空氣并把空氣壓縮到一定壓力后送往燃燒室與噴入的燃料混合并燃燒，形成高溫、高壓燃?xì)?然后經(jīng)燃?xì)廨啓C噴嘴和動葉逐級膨脹做功，推動燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子帶動壓氣機一起旋轉(zhuǎn)，從而把燃料中的化學(xué)能部分地轉(zhuǎn)化為機械能。將燃?xì)廨啓C做功后的排氣引入余熱鍋爐對其余熱進行回收利用，由余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽推動汽輪機做功。奉賢發(fā)電公司作為上海電網(wǎng)的主要調(diào)峰電廠，機組啟、停次數(shù)很多，且以冷態(tài)啟動為主。在運行優(yōu)化前，從燃?xì)廨啓C啟動命令發(fā)出到整個燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機組達到滿負(fù)荷，至少需240．00min。作為一個調(diào)峰電廠，啟動時間相對過長，既不利于電廠快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度的要求，也使機組運行的經(jīng)濟性受到影響。燃?xì)廨啓C本身具有啟動迅速、運行穩(wěn)定、負(fù)荷調(diào)節(jié)響應(yīng)時間短的優(yōu)勢，但作為燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機組，汽輪機、余熱鍋爐、后置汽輪機等使這一優(yōu)勢減弱。為適應(yīng)電網(wǎng)需求，提高機組運行的經(jīng)濟效益，根據(jù)機組的運行特點，結(jié)合奉賢發(fā)電公司的實際情況，對4臺聯(lián)合循環(huán)機組的啟動過程進行了優(yōu)化，取得了較好的效果。

2 優(yōu)化的措施及效果

聯(lián)合循環(huán)機組快速啟動優(yōu)化，是在燃?xì)廨啓C快速啟動的前提下，通過對燃?xì)廨啓C與鍋爐、燃?xì)廨啓C與汽輪機之間的優(yōu)化匹配以及疏水系統(tǒng)的優(yōu)化，盡可能縮短余熱鍋爐側(cè)生成滿足汽輪機沖轉(zhuǎn)要求蒸汽的時間，縮短汽輪機側(cè)蒸汽參數(shù)達到?jīng)_轉(zhuǎn)要求的時間，縮短汽輪機沖轉(zhuǎn)及加負(fù)荷的時間，從而有效縮短整套機組啟動的時間，降低機組天然氣氣耗，提高機組的啟動效率。

2．1 優(yōu)化燃?xì)廨啓C清吹時間

在原設(shè)計程序中，燃?xì)廨啓C開機清吹的時間是15．00min。奉賢發(fā)電公司技術(shù)人員通過與GE公司技術(shù)人員反復(fù)論證，對清吹容積、清吹流量、清吹倍率進行了重新核算，按5倍的清吹倍率計算出的清吹時間應(yīng)為8．77min，考慮一定的安全裕量，確定優(yōu)化后的清吹時間為10．00min。

2．2 優(yōu)化啟動過程操作

2．2．1 燃?xì)廨啓C方面

(1)燃?xì)廨啓C具有較高的靈活性和快速響應(yīng)能力，可根據(jù)余熱鍋爐及汽輪機的要求隨時調(diào)整負(fù)荷和排煙溫度。在汽輪機并網(wǎng)、主蒸汽旁路關(guān)閉后，可適當(dāng)增加燃?xì)廨啓C負(fù)荷;并網(wǎng)25．00min后，增加燃?xì)廨啓C的負(fù)荷使其排氣溫度升高至380℃，再進行汽輪機暖缸;暖缸35．00min后，增加燃?xì)廨啓C負(fù)荷使其排氣溫度升高至420℃;之后，逐步增加燃?xì)廨啓C負(fù)荷，使其排氣溫度每15．00min提高40℃，直至燃?xì)廨啓C達到基本負(fù)荷。

(2)燃?xì)廨啓C專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)汽輪機或鍋爐專業(yè)要求的排煙溫度快速調(diào)整燃?xì)廨啓C負(fù)荷，使排煙溫度滿足要求(誤差為±5℃，最大誤差不可超過10℃)。

(3)主蒸汽旁路關(guān)閉后，增加燃?xì)廨啓C負(fù)荷，提高燃?xì)廨啓C排氣溫度，以提高主蒸汽參數(shù)，增加汽輪機負(fù)荷。根據(jù)實際情況，通過手動控制負(fù)荷，保持燃?xì)廨啓C排氣溫度與高壓缸內(nèi)缸溫偏差值(約130℃)。

2．2．2 鍋爐方面

(1)在鍋爐啟動前，保持汽包低水位(高低壓鍋爐爐水循環(huán)泵啟動前維持高、低壓汽包水位在－100 mm，啟動后將高、低壓汽包水位降低到為 －270 mm)，以降低由于啟動初期水位上升較快造成水位過高的風(fēng)險。

(2)在啟動過程中，鍋爐專業(yè)技術(shù)人員密切監(jiān)視汽包水位及控制汽包上、下壁溫差≤40℃，當(dāng)汽包上、下任意2點壁溫差接近限值時，應(yīng)停止升溫、升壓。

2．2．3 汽輪機方面

(1)冷態(tài)啟動，缸溫小于180℃時，在啟動燃?xì)廨啓C之前先啟動真空泵。

(2)當(dāng)凝汽器真空度達到－60 kPa時，鍋爐起壓后(0．12MPa)即可開啟旁路，關(guān)閉向空排氣閥。通過旁路閥開度控制主蒸汽壓力，使其維持在較低水平，能夠滿足軸封供汽要求即可，以增加蒸汽流量，增強暖管效果。

(3)盡早開啟主蒸汽門前疏水進行主蒸汽閥門前管道暖管，當(dāng)高壓旁路前主蒸汽的壓力達到1．6MPa且溫度達到260℃以上時，可以進行沖轉(zhuǎn)。適當(dāng)減低汽輪機沖轉(zhuǎn)參數(shù)可增大汽輪機進汽流量，提高暖缸效果，同時可增大調(diào)門開度，使調(diào)閥處于更好的線性區(qū)域。

2．2．4 優(yōu)化后的效果

通過實施以上啟動優(yōu)化措施，燃?xì)廨啓C發(fā)令啟動到聯(lián)合循環(huán)機組負(fù)荷達到150MW的時間由原來的240．00min縮短至190．00min，節(jié)約啟動時間達50．00min。同時，把優(yōu)化后的啟動過程做成了機組啟動關(guān)鍵點時間表(見表1)，作為日后機組啟動的參照標(biāo)準(zhǔn)。

表1 啟動關(guān)鍵點時間參照標(biāo)準(zhǔn)

3 啟動過程的分析

在優(yōu)化后的啟動過程中，適當(dāng)降低了汽輪機的沖轉(zhuǎn)參數(shù)，增大汽輪機進汽流量以提高暖缸效果。某次汽輪機冷態(tài)啟動曲線如圖1所示，汽輪機啟動過程中的振動情況如圖2所示，高壓缸缸溫和缸脹曲線如圖3所示，汽包、除氧器和凝汽器水位曲線如圖4所示。由圖1可以看出，汽輪機負(fù)荷快速上升，節(jié)約了很多時間，取得了良好效果。

3．1 汽輪機振動情況

汽輪機振動是影響機組安全運行的重要因素，在機組啟動過程中，汽輪機軸振小于0．010mm，瓦振小于0．055mm，完全滿足機組安全生產(chǎn)要求。

3．2 高壓缸缸溫和缸脹

由圖3可以看出:在啟動中，高壓缸上下缸溫差始終不超過39℃，符合機組安全運行要求;汽輪機脹差一直維持在－4．0～5．5mm的安全范圍內(nèi)并且波動很小;總脹也符合安全運行要求。

3．3 汽包、除氧器和凝汽器水位

由圖4可以看出，在啟動過程中高壓汽包水位、低壓汽包水位、除氧器水位和凝汽器水位均處于合理范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

(1)通過對燃?xì)廨啓C與鍋爐、燃?xì)廨啓C與汽輪機之間的優(yōu)化配置和疏水系統(tǒng)的研究優(yōu)化，奉賢發(fā)電公司9E燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機組的冷態(tài)啟動時間由原來的240．00min縮短為現(xiàn)在的188．00 min，并且燃?xì)廨啓C、汽輪機運行安全，操作可靠，證明優(yōu)化取得了良好的效果，優(yōu)化措施是可行的。

(2)根據(jù)啟動優(yōu)化結(jié)論，奉賢發(fā)電公司已經(jīng)對各項優(yōu)化措施進行了落實和固化，并修改其運行規(guī)程和操作票。這樣每次啟動可以節(jié)省50．00min左右，以電廠1年調(diào)峰300臺(次)來計算，通過改進啟動方式，電廠每年可以增加效益1000萬元左右。

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