宋飛翔

（中海福建燃?xì)獍l(fā)電有限公司，福建 莆田 351156）

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組具有啟動(dòng)速度快、熱效率高、環(huán)境污染小等突出優(yōu)點(diǎn)，近幾年在我國(guó)得到了快速發(fā)展。特別是在珠三角、長(zhǎng)三角、京津等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。但大部分燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組用于調(diào)峰運(yùn)行，極少數(shù)帶基本負(fù)荷運(yùn)行，其中調(diào)峰機(jī)組一般采用兩班制運(yùn)行方式，啟停頻繁。中海福建燃?xì)獍l(fā)電有限公司一期建設(shè)有四臺(tái)M701F單軸燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，于2010年7月全部建成投產(chǎn)。

1 M701F單軸聯(lián)合循環(huán)啟動(dòng)模式

M701F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的啟動(dòng)模式根據(jù)汽輪機(jī)高壓缸入口金屬溫度可分為熱態(tài)、溫態(tài)和冷態(tài)三種狀態(tài)，三種狀態(tài)的界定：

（1） 熱態(tài)：汽輪機(jī)高壓缸入口金屬溫度≥400 ℃；

（2） 溫態(tài)：230 ℃＜汽輪機(jī)高壓缸入口金屬溫度＜400 ℃；

（3） 冷態(tài)：汽輪機(jī)高壓缸入口金屬溫度≤230 ℃。

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)高壓缸入口金屬溫度自動(dòng)選擇啟動(dòng)模式，并網(wǎng)后燃機(jī)以16.7 MW/min的升負(fù)荷速率升至暖機(jī)負(fù)荷，冷態(tài)/溫態(tài)/熱態(tài)的暖機(jī)負(fù)荷分別為52 MW/78 MW/120 MW，達(dá)到暖機(jī)負(fù)荷后，保持負(fù)荷不變，直至汽輪機(jī)進(jìn)汽條件滿足，汽機(jī)開(kāi)始進(jìn)汽，繼續(xù)升負(fù)荷，冷態(tài)/溫態(tài)/熱態(tài)升負(fù)荷速率分別為1.5 MW/2.5 MW/4 MW。冷態(tài)/溫態(tài)/熱態(tài)啟動(dòng)耗時(shí)分別為 ：210 min/140 min/80 min。

2 溫態(tài)啟動(dòng)的不足之處

M701F機(jī)組溫態(tài)模式定義為汽輪機(jī)高壓缸入口溫度介于230～400 ℃之間。由于燃?xì)廨啓C(jī)電廠在系統(tǒng)中兩班制的運(yùn)行方式，且受上游氣源、天氣、電網(wǎng)、節(jié)假日等影響，機(jī)組不會(huì)每天啟停，常會(huì)停機(jī)備用幾天；M701F燃機(jī)離線水洗要求透平缸溫小于95 ℃，因此需停機(jī)自然冷卻兩天方可滿足，此時(shí)缸溫基本處于390～350 ℃的范圍。按三菱要求每月需水洗一次。單臺(tái)機(jī)組全年溫態(tài)啟動(dòng)約20次。

汽輪機(jī)高壓缸入口金屬溫度在230～400 ℃之間時(shí)，通過(guò)邏輯自動(dòng)判斷選擇溫態(tài)啟動(dòng)，因此缸溫不管是在高點(diǎn)還是低點(diǎn)，汽機(jī)均以同樣的暖機(jī)負(fù)荷、升負(fù)荷速率，不合理。而且此溫度范圍較寬，特別機(jī)組缸溫接近熱態(tài)邊界點(diǎn)時(shí)，這時(shí)的缸溫與熱態(tài)相差很小。但是按照溫態(tài)模式，暖機(jī)負(fù)荷和升負(fù)荷率較熱態(tài)模式低較多，且汽機(jī)是負(fù)溫差進(jìn)汽，因此在汽機(jī)進(jìn)汽初期對(duì)汽機(jī)是一種冷卻，對(duì)汽機(jī)本身來(lái)說(shuō)不利，且啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性也差。

溫態(tài)啟動(dòng)模式，暖機(jī)負(fù)荷均為78 MW，在缸溫較高接近熱態(tài)時(shí)的溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)，其排煙溫度430 ℃左右，熱態(tài)啟動(dòng)暖機(jī)負(fù)荷120 MW時(shí)排煙溫度480 ℃，而此時(shí)的余熱鍋爐因停機(jī)后的保溫保壓還保持一定的壓力和溫度。因此低負(fù)荷時(shí)對(duì)余熱鍋爐是鼓風(fēng)冷卻過(guò)程。

3 溫態(tài)啟動(dòng)優(yōu)化

3.1 簡(jiǎn)單優(yōu)化

之前有同類型電廠在溫態(tài)啟動(dòng)模式上進(jìn)行過(guò)優(yōu)化，增設(shè)“熱溫態(tài)”啟動(dòng)模式，即將溫態(tài)再劃分為兩個(gè)模式，350～400 ℃為熱溫態(tài)，230～350 ℃為溫態(tài)，設(shè)計(jì)的熱溫態(tài)暖機(jī)負(fù)荷100 MW，汽輪機(jī)啟動(dòng)期間升負(fù)荷率 3 MW/min。這樣細(xì)分啟動(dòng)狀態(tài)，可提高熱溫態(tài)的暖機(jī)負(fù)荷和汽輪機(jī)進(jìn)汽后的升負(fù)荷率，縮短汽輪機(jī)進(jìn)汽前的暖機(jī)等待時(shí)間和汽輪機(jī)進(jìn)汽后的升負(fù)荷時(shí)間，提高啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 深度優(yōu)化

增加熱溫態(tài)模式，從一定程度上優(yōu)化了溫態(tài)啟機(jī)曲線、縮短啟動(dòng)時(shí)間、提高經(jīng)濟(jì)性，但溫度一旦低于熱溫態(tài)下限，就不能實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)分析認(rèn)為，將溫態(tài)模式的溫度范圍線性分割，在不同的缸溫下采用不同的暖機(jī)負(fù)荷和升負(fù)荷速率，會(huì)更合理。并與三菱技術(shù)人員溝通，此方案得以通過(guò)并成功實(shí)施，具體優(yōu)化如下：

將原溫態(tài)啟機(jī)曲線改為根據(jù)汽機(jī)高壓缸進(jìn)口溫度的不同而變化的曲線，該變化的曲線介于原溫態(tài)模式和熱態(tài)模式之間。燃機(jī)的暖機(jī)負(fù)荷由恒定的78 MW改為根據(jù)高壓缸入口金屬溫度在78～120 MW之間線性變動(dòng)。機(jī)組的升負(fù)荷速率也隨著高壓缸入口溫度的變化在2.5～4.0 MW/min之間線性變化，如圖1所示。

圖1 溫態(tài)啟動(dòng)曲線優(yōu)化前后對(duì)比圖

3.3 經(jīng)濟(jì)性

首先提高暖機(jī)負(fù)荷可以提高鍋爐側(cè)的蒸汽品質(zhì)，縮短進(jìn)汽等待時(shí)間，減少暖機(jī)時(shí)段的燃?xì)廨啓C(jī)單循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)性；其次也增加了啟動(dòng)過(guò)程中的汽輪機(jī)啟動(dòng)速度，減少了啟動(dòng)時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)性和減少排放。按照估算熱溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)間比以前溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)間縮短近 20 min，同時(shí)也間接地提高了負(fù)荷率，啟動(dòng)過(guò)程在總的運(yùn)行時(shí)間中的占比例變少，利于提高機(jī)組的負(fù)荷率。

根據(jù)一次缸溫330 ℃的溫態(tài)啟動(dòng)，從發(fā)啟動(dòng)令到負(fù)荷200 MW啟動(dòng)完成，耗天然氣約2.81 萬(wàn)m3，發(fā)電量約9.25 萬(wàn)kWh，發(fā)電氣耗率平均0.303 8 m3/kWh。而按原溫態(tài)啟動(dòng)模式耗天然氣約4.41 萬(wàn)m3，發(fā)電量約13.9 萬(wàn)kWh，發(fā)電氣耗率平均0.317 3 m3/kWh。時(shí)間上，從并網(wǎng)到啟動(dòng)完成耗時(shí)43 min，按原溫態(tài)曲線需65 min，節(jié)約22 min。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著對(duì)機(jī)組啟動(dòng)工況認(rèn)識(shí)的深入，發(fā)現(xiàn)機(jī)組對(duì)溫態(tài)模式的區(qū)分太寬泛、籠統(tǒng)，有時(shí)甚至對(duì)機(jī)組啟動(dòng)產(chǎn)生不利影響。通過(guò)邏輯條件的修改，使得機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程更加吻合實(shí)際缸溫情況，細(xì)化了機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程。優(yōu)化后不僅對(duì)汽輪機(jī)有利，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)和鍋爐等也都沒(méi)有影響，同時(shí)提高機(jī)組溫態(tài)啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性，縮短啟動(dòng)時(shí)間提高了負(fù)荷率，還能減少啟動(dòng)過(guò)程中氮氧化物的排放，帶來(lái)環(huán)保效益。對(duì)兩班制運(yùn)行、周末停機(jī)、溫態(tài)啟動(dòng)較多的同類型電廠適用。