李明輝

摘要：介紹了燃?xì)廨啓C電廠的燃?xì)廨啓C和聯(lián)合循環(huán)電廠的起停過程，分為兩班制。統(tǒng)計分析各機組在啟停過程中消耗的電力和燃?xì)饬?。比較了兩種方法，并指出熱啟動可以提高機組的經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C;燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán);兩班制運行;經(jīng)濟性

引言

激活氣體-蒸汽復(fù)合循環(huán)具有許多優(yōu)點，例如效率高，功耗低，利用率高，啟?？欤顿Y少，環(huán)境污染小，具有可靠性和安全性等。與國外基本負(fù)荷主要的情況不同，目前，中國制造的燃?xì)?蒸汽合并，主要用于優(yōu)化雙重剃刮操作[1]。由于雙速高速設(shè)備會啟動和停止多次，這大大降低了設(shè)備效率。過去，大多數(shù)研究都是針對設(shè)備的穩(wěn)定運行條件進行的，但是缺乏對設(shè)備啟動和停止的分析。

一、機組概況

M 701 F燃?xì)廨啓C（以下稱為燃?xì)廨啓C）是日本三菱重工制造的701 F渦輪機。前灣燃?xì)廨啓C電廠一期的三個390 MW燃?xì)?蒸汽燃燒循環(huán)是獨立的單元，每個單元都配備有燃?xì)廨啓C以及發(fā)電機和鍋爐。該單元的每個主軸由串聯(lián)的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機，蒸汽輪機轉(zhuǎn)子和燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子組成?？諝獗粔嚎s到壓縮機中并被送到燃燒室以混合燃料（天然氣）進行燃燒。將產(chǎn)生的高溫氣體插入燃?xì)廨啓C，然后將高溫高壓氣體轉(zhuǎn)換為動能，其余的用于運行發(fā)電機。加熱鍋爐吸收從內(nèi)燃機排放的廢氣的熱量，并產(chǎn)生合適的蒸汽以推動蒸汽輪機工作。每個燃燒單元的有效功率由燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機的功率組成，比例約為2：1。廢氣最終通過烤箱釋放到大氣中，本文主要分析啟動和停止設(shè)備的可行性。燃?xì)獍l(fā)動機M701F燃?xì)廨啓C系統(tǒng)如圖1所示。

二、 M701F機組啟動過程

M701 F是三菱公司制造的F級燃?xì)廨啓C，具有出色的性能和先進的結(jié)構(gòu)。發(fā)電項目的第一階段是一個3 x 390 MW單機組燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。M701 F燃?xì)廨啓C[3]的燃?xì)廨啓C入口溫度約為1400℃，排氣溫度約為600℃，燃?xì)廨啓C效率約為36%，蒸汽輪機效率約為33%，整個燃燒循環(huán)的整體效率約為57%。對單元聯(lián)合循環(huán)的開始和停止進行經(jīng)濟分析，可以得出諸如氣體消耗，能源消耗，額外的蒸汽消耗，化學(xué)成分量和相應(yīng)的經(jīng)濟成本等證據(jù)。

（一）M701F機組冷/冷溫/熱溫/熱態(tài)啟動

當(dāng)設(shè)備啟動時，除了消耗氣體外，還消耗電力，輔助蒸氣，化學(xué)廢水等。啟動單元的耗電裝置包括障礙電機，SFC啟動器[4]，渦輪冷卻風(fēng)扇，排氣泵，渦輪，水泵冷凝器，冷凝器泵，軸泵，機油泵頂泵，機油泵，機油泵 多余的蒸汽主要分為用于冷卻蒸汽輪機和密封蒸汽分區(qū)?；瘜W(xué)廢水主要用于三個方面：汽包水使用和水位溫度調(diào)節(jié)，調(diào)試和泄漏水更新期間的污水和疏水水使用。

假設(shè)在啟動過程中氣體流速隨時間下降為Gi（t）打開氣體的時間為t;則啟動過程中的氣體消耗為：

啟動時使用的氣體成本為：

該過程的總功耗為（當(dāng)電源設(shè)備無法提供輔助電源和電壓輔助電源時，請使用直接工廠電源，如：

（二）機組停運過程

機組的停機分為標(biāo)準(zhǔn)停機和維護停機，前者適用于兩班制，后者用于冷卻燃?xì)廨啓C和鍋爐，非常適合于定期檢查[5]和維護工作。正常的機組停機是指機組在負(fù)荷運行條件下的過程，從降低負(fù)荷，斷開發(fā)電機的連接，燃?xì)廨啓C的火焰激活到減速成穩(wěn)定的機組。有兩種方法可以正常關(guān)閉：

（1）在關(guān)閉裝置后，即斷開發(fā)電機并持續(xù)轉(zhuǎn)動裝置后，保持真空，將蒸汽輪機供應(yīng)軸封蒸汽，并在冷凝器中保持真空，此操作適用于每天兩次啟動和停止。

（2）關(guān)閉裝置后，它將破壞冷凝器[6]中的真空（破壞真空），并停止提供蒸汽以密封蒸汽輪機，此功能適用該設(shè)備沒有短期重啟計劃。

（三）機組啟、停過程中的消耗

燃?xì)庹羝M合機組是高壓機組，主要運行兩班，即“早開，晚?！?。在大多數(shù)情況下，由于在重新啟動和下一次重新啟動之間存在短按，設(shè)備會在熱狀態(tài)下啟動，然后是熱狀態(tài)，并且冷啟動次數(shù)最少。因此，僅在熱的開始和結(jié)束時間計算能量消耗和氣體消耗。

無論是熱啟動還是冷啟動，如果單元1在一天之內(nèi)啟動（SFC編號C1），則從啟動順序到標(biāo)稱速度的系統(tǒng)最小功耗為3.2 MWh，最大值為3.6 MWh，平均值為3.4 MWh; 如果為期兩天的啟動（（2號SFC），則從啟動命令到額定速度消耗的最小功耗為2.1 MW h，最大值為2.6 MW0h，平均值為2.4 MWh。因為工作條件不同 公共系統(tǒng)在設(shè)備啟動過程中沒有發(fā)生變化，可以計算出SFC在啟動過程中消耗約3.4-2.4-1.OMWh。

從啟動令發(fā)出至額定轉(zhuǎn)速消耗的燃?xì)饬看笾聻?.8k。從初始訂單到測量速度的耗氣量約為2.8 k。將發(fā)電機連接到電網(wǎng)后，機組的初始循環(huán)完成（負(fù)載> 200 MW，熱啟動中的能耗約為3.3 MW0小時，燃?xì)庀募s為22 km;7. 0MWh，燃?xì)庀募s為40 km。

（四）機組運行方式優(yōu)化的可行性

根據(jù)燃?xì)廨啓C維修手冊M701F，燃?xì)廨啓C的啟停次數(shù)達到300次或r（EOH，等效工作時間）達到8，000小時，即使尚未達到啟停的時間，也需要計劃維護300r，涉及一個大修周期，三個小修，兩次交互和一個大修。根據(jù)三菱提供的熱燃?xì)廨啓C通道組件的更換和維護過程。

假定發(fā)電機沒有斷開連接，即使它不能保持全速運行，在關(guān)閉和減速，起動并重新啟動到額定轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機仍會消耗一部分工廠的電力和天然氣。以下公式可用：

在公式中：C1是保持全速運行而無需付費的單元的成本; C2是工廠關(guān)閉和減速的電力成本;C3是啟動時的工廠用電成本; C4是相對速度下的啟動訂單消耗增加電力和燃?xì)獬杀? C0通過擴展燃?xì)廨啓C檢查過程，并降低了維護成本。

（五）改變機組啟動方式，延長檢修周期的可行性

根據(jù)統(tǒng)計分析，當(dāng)單元斷開連接時，高壓盒入口的溫度約為465攝氏度，必須在大約27小時后立即將其降低至400攝氏度（此時間不一定與空隙空間有關(guān)）。加熱的初始過程約為110分鐘。啟動后將AGC投入運行時，負(fù)載基本上為240 MW。在相同條件下，每次加熱可以產(chǎn)生比熱啟動更多的功率。（不基于熱狀態(tài)和熱啟動時產(chǎn)生的電量差異），啟動開始后的負(fù)載越高，差異越大。

結(jié)語

從以上分析我們可以看到：

（1）保持最大動作速度而不超過20小時。設(shè)備關(guān)閉后，這比開始和停止劃分的維護成本要少，T值越小，經(jīng)濟性越好。但是根據(jù)設(shè)備的當(dāng)前運行狀態(tài)，這實際上是不可行的。

（2）在相同條件下，增加熱態(tài)的熱量并減少加熱系統(tǒng)的熱量，不僅可以提高經(jīng)濟性，而且有助于延長設(shè)備的維護過程。

參考文獻：

[1]王靜平， 卞益平. M701F4 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機組油質(zhì)異常分析及處理[J]. 今古傳奇：文化評論， 2019， 000（003）：1-3.

[2]宋小帆， 趙光鋒. M701F4型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組汽輪機旁路系統(tǒng)控制分析[J]. 名城繪， 2019（2）：0151-0151.