賈秋生

（惠州深能源豐達(dá)電力有限公司，廣東 惠州 516000）

9FA型燃?xì)廨啓C(jī)供氣降壓運(yùn)行技術(shù)的研究

賈秋生

（惠州深能源豐達(dá)電力有限公司，廣東 惠州 516000）

9FA燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)天然氣正常的供氣壓力為4.0MPa，但由于天然氣常出現(xiàn)供氣不足，根據(jù)一定的原理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)天然氣的供氣壓力為2.0MPa時(shí)也可以通過(guò)降壓正常運(yùn)行，本文對(duì)9FA型燃?xì)廨啓C(jī)供氣降壓運(yùn)行技術(shù)進(jìn)行分析以及研究。

9FA燃?xì)廨啓C(jī)；天然氣；降壓運(yùn)行；技術(shù)研究

進(jìn)入21世紀(jì)以后，燃?xì)廨啓C(jī)得到了迅速發(fā)展。但是由于我國(guó)的天然氣產(chǎn)能的原因，天然氣壓力無(wú)法滿足4.0MPa的設(shè)計(jì)要求，9FA燃?xì)廨啓C(jī)組無(wú)法調(diào)試和運(yùn)行。為此采用降壓運(yùn)行控制技術(shù)，在供氣壓力大于2.0MPa、小于4.0MPa的情況下，它可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的點(diǎn)火，機(jī)組的定速和負(fù)荷的增加，從而實(shí)現(xiàn)了在低壓供氣條件下機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行。

1 問(wèn)題的提出

21世紀(jì)，我國(guó)引進(jìn)了先進(jìn)的F燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)。所有的燃?xì)鈾C(jī)都是由天然氣作為能源。第一批燃?xì)廨啓C(jī)于2005竣工，經(jīng)過(guò)1年多運(yùn)作，9FA燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)本身沒(méi)有問(wèn)題，但是作為燃料的天然氣總是出現(xiàn)供氣不足，在很多地方，供氣壓力不足的問(wèn)題是最主要的矛盾。

假設(shè)一個(gè)公司有兩套9FA型燃?xì)廨啓C(jī)，2006年9月建成并具有發(fā)電的條件，由于天然氣供應(yīng)不能如期進(jìn)行，單位的機(jī)組已進(jìn)入保養(yǎng)階段。2007年，天然氣供應(yīng)開始，氣體壓力只有2.0MPa，但是燃?xì)廨啓C(jī)需要的供氣壓力為4.0MPa。解決供氣壓力不足的方法有兩種。一種是使用傳統(tǒng)技術(shù)，即供氣降壓技術(shù)，通過(guò)增壓器，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是具有成熟的技術(shù)，缺點(diǎn)是周期太長(zhǎng)，投資成本高；另一種技術(shù)是該項(xiàng)目具有工程量少、周期短、邏輯程序修改簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)不需要改變，并在正常運(yùn)行以后無(wú)需改變，缺點(diǎn)是沒(méi)有成熟的技術(shù)。國(guó)內(nèi)尚無(wú)9FA級(jí)模型實(shí)現(xiàn)，因此調(diào)試過(guò)程中需要對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行檢查。對(duì)兩種方案的周期、投資和技術(shù)可行性進(jìn)行比較，在這兩個(gè)方案中選出了降壓運(yùn)行技術(shù)。

2 降壓運(yùn)行的技術(shù)原理

調(diào)壓站、前置模塊和燃?xì)饪刂崎y室組成了天然氣的裝置系統(tǒng)。9FA燃?xì)廨啓C(jī)使用DLN2. 0+燃燒系統(tǒng)，天然氣進(jìn)入天然氣閥門室，其次是過(guò)濾，輔助閥（ASV）和速度比例閥（SPV）分為三種方式，即DS，PM1和PM4。通過(guò)對(duì)三路氣源的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了模式切換的功能，在根本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)混燃燒。GE公司將閥前的氣體壓力稱為P1，而前面的控制閥的壓力被稱為P2，如圖1所示。正常情況下，9FA燃?xì)廨啓C(jī)具有P1壓力的最低要求，這是由最小的P2壓力加上通過(guò)截止閥和速度比閥門的氣體得到的。最小P2壓力通常取自現(xiàn)場(chǎng)，并設(shè)置在P2壓力下的滿負(fù)荷的最低溫度，壓力是一個(gè)相對(duì)較高的壓力，而這個(gè)壓力單位是P2作為最低壓力固定的要求。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)MarkVI控制的檢測(cè)程序，檢查P1是否大于最小P1壓力，如果低于最小P1壓力，機(jī)組將不會(huì)啟動(dòng)。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，如果檢測(cè)到的P1壓力低于最低P1壓力水平，機(jī)組將RB直到機(jī)器跳機(jī)。最低的P2壓力一般取自機(jī)組在最低溫度的滿負(fù)荷情況下的P2壓力，并且它也是一個(gè)固定的值。然后，當(dāng)環(huán)境溫度升高或者機(jī)組的負(fù)荷降低時(shí)，最小P2壓力值相對(duì)較高，為降壓操作提供了技術(shù)可行性。降壓操作技術(shù)的原理是將過(guò)去的最小P2壓力恒定值轉(zhuǎn)化為一個(gè)相對(duì)值。該機(jī)組的最低P2壓力值設(shè)定為環(huán)境壓力、環(huán)境溫度、壓氣機(jī)出口壓力CPD相關(guān)的一個(gè)函數(shù)。因此，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，CPD會(huì)降低，P2的壓力會(huì)降低。該裝置可以在較低的P2壓力下工作。當(dāng)然，對(duì)于特定的燃燒系統(tǒng)，邏輯程序需要進(jìn)行修改，并根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)的特性和燃料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，需要預(yù)先確定在各種操作模式下的P2壓力。CPD與預(yù)先確定的P2壓力之間的相互關(guān)系，設(shè)置在Mark VI控制系統(tǒng)中。

圖1 DLNV2. 0+燃燒系統(tǒng)控制示意圖

在圖2中，虛線代表P1壓力要求，這是一個(gè)固定值，無(wú)論在任何燃機(jī)負(fù)荷和環(huán)境溫度中都是一個(gè)固定的值，實(shí)線表明P1壓力與CPD成為一個(gè)函數(shù)（供氣減壓條件下）。圖像中的陰影部分不能用原來(lái)的控制方法進(jìn)行操作，但可以通過(guò)供氣降壓技術(shù)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了在低壓供氣條件下機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行。

圖2 供氣降壓運(yùn)行控制曲線圖

3 運(yùn)行實(shí)踐

機(jī)組進(jìn)行供氣和降壓有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，第一個(gè)是點(diǎn)火，第二個(gè)是加速，另一個(gè)是增加負(fù)荷。實(shí)際供氣單位為天然氣，天然氣入氣壓力為2.0MPa，天然氣調(diào)壓站調(diào)壓閥全開，壓力降低到最低限度，入口壓力燃?xì)忾y室1.9MPa。

第一是燃機(jī)點(diǎn)火。為了保險(xiǎn)起見，在正式點(diǎn)火前進(jìn)行虛假點(diǎn)火，以驗(yàn)證程序的正確性。首先，經(jīng)過(guò)12分鐘的機(jī)組吹掃等，當(dāng)點(diǎn)火速度降低時(shí)，點(diǎn)火繼電器正常工作，并進(jìn)行正確的操作。機(jī)組點(diǎn)火成功，并聯(lián)火焰成功。點(diǎn)火成功，表明程序的修改對(duì)機(jī)組的點(diǎn)火過(guò)程沒(méi)有影響。第二是機(jī)組的定速。在不斷加速過(guò)程中，CPD持續(xù)上升，并且在變化的過(guò)程中。同樣，P2的壓力也在不斷變化。因此，檢驗(yàn)程序是否改造成功的關(guān)鍵是能不能定速。第一加速期間，到2000r/min時(shí)機(jī)組跳閘，機(jī)組跳閘和速度是不成功的。原因是提升速度太低，加速度不夠。修改程序后，速度提高，加速度增大，最后加速成功。第三是加負(fù)荷。在增加負(fù)荷的過(guò)程中，壓縮機(jī)的排氣壓力也在上升，負(fù)荷的多少，主要取決于當(dāng)時(shí)的最小P2壓力值與壓力的比較。某工廠天然氣供氣壓力為2.0MPa，燃?xì)廨啓C(jī)的最大負(fù)荷為80MW，當(dāng)CPD已達(dá)0.862MPa（125psi），此時(shí)最小的P2壓力為1.69MPa（245psi）。機(jī)組停止加負(fù)荷并到達(dá)臨界點(diǎn)。9FA燃機(jī)經(jīng)過(guò)通過(guò)供氣降壓的技術(shù)進(jìn)行改造，在供氣壓力為2.0MPa情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組的燃機(jī)點(diǎn)火、機(jī)組定速、加負(fù)荷，最高負(fù)荷能加到30%。

4 未解決的問(wèn)題

天然氣壓力低，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度高，甚至導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)RB跳閘，這種情況是必須解決的第一要?jiǎng)?wù)，目前采用加速使負(fù)荷上升的方法解決此問(wèn)題，不過(guò)還要應(yīng)該研究更為方便的方式。

進(jìn)行試運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)跳閘后，旁路不能控制壓力，導(dǎo)致兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)緊急關(guān)閉。根據(jù)旁路容量的設(shè)計(jì)，旁路本身可以根據(jù)設(shè)定值操作，但由于旁路降溫水不能跟上旁路溫度，旁路跳閘和鎖存打開，最后，主蒸汽壓力高，然后緊急關(guān)機(jī)；在安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度來(lái)看，汽輪機(jī)跳閘后，燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)停止，但燃?xì)廨啓C(jī)停止應(yīng)按照正常關(guān)閉程序，而不是緊急跳閘。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）依據(jù)一定的原理，9FA燃機(jī)可進(jìn)行供氣降壓運(yùn)行技術(shù)，改變最低P2壓力，將其恒定的值改變，改變成可變的最低壓力值。

（2）9FA燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)氣體壓力降低技術(shù)改造，在2.0MPa的供應(yīng)壓力的情況下，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的點(diǎn)火，機(jī)組轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、最大負(fù)荷可增加到30%。

（3）當(dāng)天然氣供氣壓力在2.0～4.0MPa之間時(shí)，9FA燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)供氣和壓降的技術(shù)操作，通過(guò)高壓甚至滿負(fù)荷達(dá)到正常運(yùn)行。這還是要靠實(shí)踐證明。9FA燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)夤?yīng)和降壓操作技術(shù)解決了由于天然氣的短缺，一些發(fā)電廠因調(diào)試和運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題。但這只是一個(gè)相對(duì)靈活的措施，對(duì)機(jī)組的使用壽命有一定的影響。因此，最終的解決方案是增加天然氣壓力和產(chǎn)量。

[1]GE公司PG9351FA燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行和維護(hù)操作手冊(cè).

[2]韓建清，9FA燃?xì)廨啓C(jī)的供氣降壓運(yùn)行技術(shù)[J].浙江國(guó)華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，2007.

[3]楊順虎.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社，2003.

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