徐明

（湖北華電武昌熱電有限公司，武漢 430062）

0 引言

某燃?xì)怆姀S裝有2套S109E型聯(lián)合循環(huán)機組，總?cè)萘繛?70MW，對外供熱能力為320 t／h（930GJ／h），從而實現(xiàn)了熱電冷三聯(lián)產(chǎn)和能源深度梯級利用。由于燃?xì)廨啓C具有啟動時間短、升負(fù)荷速度快、能靈活跟蹤以及響應(yīng)負(fù)荷變化迅速等優(yōu)勢，因此，燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)機組已成為電網(wǎng)調(diào)峰的首選機組［1-3］。本文結(jié)合該廠的運行實踐，著重就此類機組的調(diào)峰方式及其對經(jīng)濟性的影響進(jìn)行分析探討。

1 燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)機組調(diào)峰方式優(yōu)化［4-6］

眾所周知，燃?xì)廨啓C的一個顯著特點是運行經(jīng)濟性會隨負(fù)荷的變化而變化，負(fù)荷降低時，熱效率亦隨之下降，因此機組在設(shè)計工況下運行的經(jīng)濟性最好。

1.1 2套機組并列運行的調(diào)峰方式

在2套機組平均負(fù)荷大于80%額定負(fù)荷時，可采取一套機組在額定負(fù)荷下運行，另一套機組帶剩余負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)峰的運行措施，此時的熱經(jīng)濟性較好。當(dāng)機組平均負(fù)荷小于80%額定負(fù)荷時，2套機組綜合運行比單套機組低于70%額定負(fù)荷運行的經(jīng)濟性好。例如，9E燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)機組平均帶70%額定負(fù)荷，其整體熱效率約下降6%；而采用一套機組帶額定負(fù)荷，另一套帶40%額定負(fù)荷的運行措施，則整體熱效率下降8%左右，只多下降了2百分點，很不劃算。當(dāng)機組所帶負(fù)荷更低時，則應(yīng)采取一套機組帶大負(fù)荷運行，而另一套機組停機備用的運行措施。

1.2 供熱工況下的機組調(diào)峰方式

對于熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的燃?xì)怆姀S，當(dāng)機組承擔(dān)對外供熱任務(wù)時，則應(yīng)“以熱定電”，此時機組參與調(diào)峰的情況大致有3種：一是只有單套機組對外供熱，另一套機組凝汽工況運行時，為保證供熱量和供熱參數(shù)，供熱機組宜維持在額定負(fù)荷附近運行，不宜參與電網(wǎng)調(diào)峰，而凝汽工況運行的機組則可調(diào)峰運行；二是對外供熱量大，需要2套機組同時在供熱工況下運行時，則均不適合調(diào)峰；三是夏季供熱（制冷）時段，在確保機組供熱量的前提下，根據(jù)電網(wǎng)的要求，機組可在80%～100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)作變負(fù)荷調(diào)峰。

1.3 兩班制啟停調(diào)峰方式

對于凝汽工況下運行的機組，為保證其熱經(jīng)濟性，應(yīng)使機組在80%以上額定負(fù)荷運行；若要求全廠有更低的調(diào)峰負(fù)荷，則采用兩班制調(diào)峰方式較合理，原因如下。

（1）燃?xì)廨啓C啟動快捷、耗時短。如9E燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)機組中的燃?xì)廨啓C從點火到滿速3000 r／min約需10min，整個啟動過程所消耗的燃料僅相當(dāng)于機組在50%額定負(fù)荷下低負(fù)荷調(diào)峰2 h的損失；同時，電網(wǎng)一般要求機組調(diào)峰時間不少于8 h（22：00—次日 06：00），此時，以兩班制啟停調(diào)峰替代低負(fù)荷調(diào)峰，所減少的燃料損失更為可觀。

（2）選擇兩班制調(diào)峰，機組啟動時汽輪機大多為熱態(tài)，調(diào)峰的損失更小。這里需要指出的是，兩班制調(diào)峰應(yīng)采取有效的技術(shù)措施，使機組在停機過夜后保持熱態(tài)，以克服熱慣性的影響，確保聯(lián)合循環(huán)機組能快速啟動和快速帶負(fù)荷。

（3）國內(nèi)峰谷電價比一般為3∶1，低負(fù)荷調(diào)峰經(jīng)濟損失很大，選擇兩班制調(diào)峰優(yōu)勢更突出。

2 低負(fù)荷與兩班制調(diào)峰的經(jīng)濟技術(shù)性分析［7］

2.1 兩種調(diào)峰方式的經(jīng)濟性比較

對9E燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)機組而言，采用兩班制調(diào)峰，機組啟、停1次消耗的天然氣（實測天然氣低位熱值為33287 kJ／m3）量 qV0約為 11 300m3。如果以低負(fù)荷運行方式替代兩班制調(diào)峰，則消耗的天然氣量

式中：qV為50%額定負(fù)荷下低負(fù)荷調(diào)峰運行所損失的天然氣量，m3；Q為機組在電網(wǎng)低谷時段低負(fù)荷（P=92 500 kW）運行8 h的發(fā)電量，Q=740 000 kW·h；ef為50%額定負(fù)荷運行時的氣耗率，ef=0.285m3／（kW·h）；e0為凝汽工況下額定負(fù)荷運行時的氣耗率，e0=0.214m3／（kW·h）。

將已知數(shù)據(jù)代入式（1）可得qV=52 540m3。計算結(jié)果表明，低負(fù)荷調(diào)峰的燃料損失是兩班制啟停調(diào)峰的4倍多。

需要指出的是，對比2種調(diào)峰方式的經(jīng)濟性時，首先需提供低谷持續(xù)時間，然后再根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算求得一個“臨界時間”，當(dāng)電網(wǎng)低谷時間超過此時間時，采用兩班制較經(jīng)濟。“臨界時間”可由下式求得。

將已知數(shù)據(jù)代入上式可得te=1.72 h。因此，只要夜間低谷時間超過1.72 h，兩班制啟停調(diào)峰方式就比低谷運行方式經(jīng)濟。

2.2 兩種調(diào)峰方式對機組壽命的影響

就機組壽命損耗而言，低負(fù)荷運行比兩班制運行小。采用晚停早啟的調(diào)峰運行方式時，設(shè)備啟、停頻繁：一方面燃?xì)廨啓C透平熱通道部件經(jīng)常在很短的時間內(nèi)受熱負(fù)荷沖擊，加快了這些部件的損壞；另一方面，這種運行方式對汽輪機的壽命也會造成很大的影響，其重點是控制好轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力，即可控制好轉(zhuǎn)子的壽命。

燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)機組實際運行過程中，通常使用如下公式來計算燃?xì)廨啓C或汽輪機的壽命損耗。

式中：tc為壽命損耗，h；ta為實際運行時間，h；n為啟動次數(shù)；t為每次啟動折算時間，對汽輪機而言，t的取值范圍為20～30 h。

正確的操作方法、合理的運行方式、精準(zhǔn)的維修水平是提高設(shè)備可靠性、減少壽命損耗的重要手段。燃?xì)廨啓C及其部件的檢修間隔對機組的利用率有重要影響，制造廠提出3個檢修間隔：運行8000 h后，檢查燃燒室；運行24 000 h后，對熱通道進(jìn)行檢查（即中修）；運行48000 h后，機組揭蓋大修。對于所配套的汽輪機，則按燃?xì)廨啓C的檢修間隔及檢修時間適時安排檢查、檢修，保證設(shè)備安全、可靠運行以及使用壽命不少于預(yù)計的30年。

3 結(jié)論

（1）為提高電網(wǎng)運行的機動性和安全性，用占電網(wǎng)15%～20%總?cè)萘俊⒄{(diào)峰性能好的燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)機組作為應(yīng)急備用電源或進(jìn)行電網(wǎng)低谷調(diào)峰，具有良好的經(jīng)濟性和安全性。

（2）降負(fù)荷調(diào)峰時，應(yīng)采取同步調(diào)減負(fù)荷的運行方式；當(dāng)負(fù)荷率更低時，則采取單套機組帶大負(fù)荷運行，另一套機組停機備用的方式較為經(jīng)濟。

（3）對于承擔(dān)供熱任務(wù)的機組，冬季時為保證熱用戶所需的熱量和供熱參數(shù)，最好不參與電網(wǎng)調(diào)峰；而在夏季的供熱（制冷）時段，在確保供熱量的前提下，燃?xì)廨啓C在電網(wǎng)的要求下可在80%～100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)作變負(fù)荷調(diào)峰。

（4）機組以兩班制運行方式參與電網(wǎng)調(diào)峰比低負(fù)荷運行調(diào)峰的損失小，經(jīng)濟性好，但比連續(xù)低負(fù)荷運行的壽命短。為兼顧經(jīng)濟性和安全性，對于參與兩班制調(diào)峰的機組，應(yīng)做好運行檢查和檢修維護工作，盡可能減少損耗。

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