江蘇國(guó)信淮安第二燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司 朱樂平

江蘇國(guó)信淮安第二燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司擁有兩套F級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，為“一拖一”分軸型式，額定功率為460MW。其中燃機(jī)是三菱M701F4型燃?xì)廨啓C(jī)；汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的150MW超高壓、雙缸、三壓、再熱、下排汽、抽凝汽式機(jī)組；余熱鍋爐型為三壓、再熱、臥式、無補(bǔ)燃、自除氧、自然循環(huán)余熱鍋爐。

1 燃?xì)鈾C(jī)組啟動(dòng)階段節(jié)能必要性

燃?xì)鈾C(jī)組相對(duì)于燃煤機(jī)組運(yùn)行中的節(jié)能手段較少，主要原因在于燃?xì)鈾C(jī)組系統(tǒng)簡(jiǎn)單，輔機(jī)設(shè)備較少，燃?xì)鈾C(jī)組的燃燒、風(fēng)煙系統(tǒng)[1]和燃煤機(jī)組不同，不會(huì)被運(yùn)行人員干預(yù)，而且相關(guān)輔助系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度較高，作為運(yùn)行人員來說，正常運(yùn)行中燃?xì)鈾C(jī)組的節(jié)能操作手段就較少，下面通過該機(jī)組在啟、停、正常運(yùn)行中一組數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)性比較（表中天然氣價(jià)格及上網(wǎng)電價(jià)為舉例時(shí)段除稅價(jià)格），分析機(jī)組節(jié)能方向[2]。

燃?xì)鈾C(jī)組啟、停速度快，是電網(wǎng)調(diào)峰的主力機(jī)型，不可避免的經(jīng)常用被安排啟、停調(diào)峰運(yùn)行。從表1、表2數(shù)據(jù)分析，機(jī)組冷態(tài)啟、停過程虧損約14.8萬元，熱態(tài)啟、停過程虧損約7.8萬元。以機(jī)組正常運(yùn)行中帶400MW負(fù)荷，按照調(diào)峰時(shí)間段從8：00至23：00共15個(gè)小時(shí)考慮測(cè)算，如果機(jī)組是冷態(tài)啟動(dòng)調(diào)峰，除去啟、停時(shí)間5小時(shí)30分，運(yùn)行時(shí)間則為9小時(shí)30分，那么正常運(yùn)行盈利為在7.79萬，不考慮電網(wǎng)補(bǔ)貼的情況下，冷態(tài)啟動(dòng)明顯出于虧損狀況；如果是熱態(tài)啟動(dòng)，啟、停時(shí)間3小時(shí)30分，運(yùn)行時(shí)間為11小時(shí)30分，那么正常運(yùn)行盈利為9.43萬元，處于微盈利狀況。由此可看出機(jī)組啟動(dòng)階段的虧損最多，所以此階段的節(jié)能尤為關(guān)鍵，作為運(yùn)行部門應(yīng)盡量采取措施，降低機(jī)組啟動(dòng)損失。

2 機(jī)組啟動(dòng)過程分析

F級(jí)分軸燃?xì)鈾C(jī)組的啟動(dòng)過程主要由幾個(gè)節(jié)點(diǎn)組成（圖1），分為四個(gè)階段：機(jī)組啟動(dòng)前做好準(zhǔn)備工作；燃機(jī)啟動(dòng)并網(wǎng)，隨后燃機(jī)升負(fù)荷產(chǎn)生高溫?zé)煔饧訜嵊酂徨仩t；余熱鍋爐產(chǎn)生適配汽輪機(jī)缸溫參數(shù)的蒸汽對(duì)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)；燃機(jī)、汽機(jī)并網(wǎng)后，聯(lián)合循環(huán)開始升負(fù)荷至啟動(dòng)完成。

3 機(jī)組啟動(dòng)過程節(jié)能分析

機(jī)組啟動(dòng)階段節(jié)能重在節(jié)約啟動(dòng)用天然氣量與廠用電量，所以縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，減少機(jī)組啟動(dòng)不必要的能耗是啟動(dòng)節(jié)能的切入點(diǎn)。

3.1 啟動(dòng)準(zhǔn)備階段

燃機(jī)發(fā)啟動(dòng)令之后，燃機(jī)拖動(dòng)、點(diǎn)火、升速等過程將自動(dòng)進(jìn)行，不可中斷，按照三菱M701F4燃機(jī)程序設(shè)定，燃機(jī)點(diǎn)火后如果停運(yùn)，為防止壓氣機(jī)橢圓變形造成動(dòng)靜摩擦，下次點(diǎn)火將會(huì)有延遲啟動(dòng)保護(hù)，最長(zhǎng)時(shí)間可達(dá)1.5小時(shí)，等待時(shí)間不到不允許再次啟動(dòng)，所以啟動(dòng)前必須做好相應(yīng)準(zhǔn)備[3]工作，避免浪費(fèi)廠用電量與天然氣量。

表1 啟、停盈虧數(shù)據(jù)

表2 正常運(yùn)行盈虧數(shù)據(jù)

相關(guān)措施如下：機(jī)組相關(guān)聯(lián)鎖試驗(yàn)正常，保護(hù)完好；電動(dòng)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)開關(guān)正常；重要輔機(jī)、發(fā)電機(jī)等絕緣測(cè)量合格，輔機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)熱備用；潤(rùn)滑油、控制油溫度正常，燃機(jī)、汽機(jī)盤車按規(guī)定連續(xù)運(yùn)行24h；熱力系統(tǒng)具備啟動(dòng)條件；投入輔汽對(duì)鍋爐進(jìn)行加熱（冷態(tài)啟動(dòng)），提高鍋爐溫度，減少天然氣消耗；檢查相關(guān)工作票終結(jié)，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)聯(lián)系消缺；分析壓氣機(jī)效率曲線，根據(jù)需要開機(jī)前完成離線水洗。相關(guān)準(zhǔn)備工作應(yīng)提前一至兩天完成，發(fā)現(xiàn)問題可以有足夠的時(shí)間采取應(yīng)對(duì)措施。

3.2 燃機(jī)并網(wǎng)升負(fù)荷階段

燃機(jī)發(fā)啟動(dòng)令至燃機(jī)并網(wǎng)，三菱M701F4燃機(jī)一般在35min以內(nèi)，此階段主要是程序自動(dòng)控制，能耗基本固定。燃機(jī)并網(wǎng)后接帶初始負(fù)荷主要由汽輪機(jī)缸溫而定，根據(jù)汽輪機(jī)缸溫冷、溫、熱態(tài)，選擇合適的燃機(jī)排氣溫度，用以加熱余熱鍋爐產(chǎn)生相應(yīng)適配的蒸汽參數(shù)，用于沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)，作為分軸機(jī)組，蒸汽參數(shù)的選取以及燃機(jī)初始負(fù)荷的選取需要操作人員來判斷，這是一個(gè)重要的節(jié)能點(diǎn)。

本套機(jī)組汽輪機(jī)是東方汽輪機(jī)廠所產(chǎn)的150MW機(jī)組，沖轉(zhuǎn)參數(shù)選取原則上應(yīng)遵守廠家如下規(guī)定：冷態(tài)啟動(dòng)。第一級(jí)缸溫T≤150℃，沖轉(zhuǎn)參數(shù)為主汽壓3.8Mpa、主汽溫320℃、滿足56℃過熱度；溫態(tài)啟動(dòng)。第一級(jí)缸溫150℃300℃，沖轉(zhuǎn)參數(shù)為主汽壓7.8Mpa、主汽溫470℃，滿足56℃過熱度。實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)缸溫具體數(shù)值對(duì)參數(shù)做適當(dāng)修正，通過本機(jī)組運(yùn)行摸索可適當(dāng)降低廠家規(guī)定沖轉(zhuǎn)參數(shù)，但蒸汽參數(shù)的選擇必須滿足對(duì)應(yīng)參數(shù)壓力下56℃以上過熱度，同時(shí)滿足主汽溫高于第一級(jí)缸溫100℃，因?yàn)閱窝h(huán)能耗較高，如果汽機(jī)早并網(wǎng)可以減少燃機(jī)單循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，提高天然氣使用效率，起到節(jié)能效果。

一般情況下每日中石油批復(fù)天然氣量固定，特別是天然氣銷售旺季，天然氣量有可能會(huì)供應(yīng)不足，機(jī)組負(fù)荷率不高，所以機(jī)組啟動(dòng)節(jié)省天然氣量更為重要，為了提高天然氣使用效率，應(yīng)節(jié)省天然氣用于機(jī)組正常接帶負(fù)荷使用。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)應(yīng)根據(jù)燃機(jī)排氣溫度與負(fù)荷對(duì)應(yīng)曲線（圖2），只要排氣溫度滿足產(chǎn)生所需蒸汽參數(shù)，燃機(jī)單循環(huán)時(shí)盡量帶低負(fù)荷運(yùn)行。

3.3 汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)階段

根據(jù)廠家規(guī)范，該汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)無需暖機(jī)；溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)，沖轉(zhuǎn)至3000RPM無需暖機(jī)，在3000RPM時(shí)需要暖機(jī)20分鐘方可并網(wǎng)；冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，1500RPM需要暖機(jī)20分鐘，3000RPM需要暖機(jī)20分鐘方可并網(wǎng)。此階段操作一般應(yīng)根據(jù)廠家規(guī)范操作，所以此階段機(jī)組能耗基本固定。

3.4 聯(lián)合循環(huán)升負(fù)荷階段

聯(lián)合循環(huán)升負(fù)荷的速度主要是根據(jù)汽輪機(jī)缸溫而定，熱態(tài)啟動(dòng)的汽輪機(jī)缸溫較高，機(jī)組的高壓缸膨脹、脹差、軸振等參數(shù)都處于較好水平，升負(fù)荷速率較快，如表1所示，機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)從發(fā)啟動(dòng)令開始2個(gè)半小時(shí)左右即可完成，溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)間介于熱態(tài)與冷態(tài)啟動(dòng)之間。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)有比較突出的矛盾存在，汽輪機(jī)主汽閥殼內(nèi)外壁溫差及汽輪機(jī)缸體內(nèi)外壁溫差較大，升負(fù)荷速度有拿捏不準(zhǔn)情況發(fā)生，所以應(yīng)按照廠家規(guī)定溫差曲線執(zhí)行升負(fù)荷速度（圖3），避免升負(fù)荷拖沓情況發(fā)生。

聯(lián)合循環(huán)升負(fù)荷操作重在節(jié)約熱量損失，提高機(jī)組暖機(jī)效率，所以應(yīng)做好四方面：盡快關(guān)閉汽輪機(jī)高、中、低壓旁路，全開汽輪機(jī)調(diào)門，減少蒸汽節(jié)流損失；汽輪機(jī)高旁關(guān)閉后應(yīng)立即關(guān)閉高排通風(fēng)閥，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)可增加汽輪機(jī)暖機(jī)汽量，同時(shí)避免蒸汽損失；按照負(fù)荷要求及時(shí)關(guān)閉汽輪機(jī)及爐側(cè)疏水閥門，減少熱量損失；低負(fù)荷時(shí)段鍋爐盡量多排污，提高水質(zhì)，化學(xué)專業(yè)注意跟蹤水質(zhì)變化，盡早關(guān)閉鍋爐排污；熱力系統(tǒng)疏水閥門查漏[4]，閥門內(nèi)漏缺陷不可避免的可能會(huì)存在，會(huì)增加熱量損失以及補(bǔ)水率，所以應(yīng)檢查關(guān)閉的疏水氣動(dòng)、電動(dòng)閥是否有內(nèi)漏情況，發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏應(yīng)關(guān)閉相關(guān)管路疏水手動(dòng)閥，登陸缺陷后續(xù)處理。

啟動(dòng)過程廠用電節(jié)能分析。給水泵，循泵，凝泵等是燃?xì)怆姀S主要大功率輔機(jī)，在燃機(jī)發(fā)啟動(dòng)令前應(yīng)盡量推遲輔機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)采用變頻控制汽包水位，節(jié)約廠用電：鍋爐汽包水位在滿足條件的情況下，高壓、中壓給水泵、TCA水泵提前半小時(shí)啟動(dòng)；兩臺(tái)真空泵抽真空，40分鐘即可將汽輪機(jī)真空由0抽至-95kpa以上，軸封真空系統(tǒng)提前40分鐘開始投入；循環(huán)水采取兩套機(jī)組公用聯(lián)絡(luò)運(yùn)行方式，機(jī)組啟動(dòng)前半小時(shí)，增加投入一臺(tái)低速循泵；開足高壓汽包與低壓汽包上水調(diào)節(jié)閥，高壓給水泵與凝泵采用變頻調(diào)整控制水位。

設(shè)備啟動(dòng)提前量還需要根據(jù)操作人員水平，現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)具體情況判斷，輔機(jī)啟動(dòng)越遲，廠用電節(jié)省越明顯。