馮亮亮
(江蘇華電揚州發(fā)電有限公司,江蘇揚州225000)
燃氣機組因其啟停速度快,擔負著電網調峰的重要任務,晝啟夜停是燃氣機組的重要特點。揚電公司#1、#2機組是由東電公司與三菱重工合作生產的型號為M701F4的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組,聯(lián)合循環(huán)額定負荷475 MW。余熱鍋爐為無錫華光鍋爐有限公司生產的三壓、再熱、臥式、無補燃、自身除氧、自然循環(huán)余熱鍋爐。經過長期運行后機組人員發(fā)現(xiàn),在機組停機后到次日啟動之前,余熱鍋爐中還剩余大量的余汽,如果能加以利用,將大大提高全廠發(fā)電經濟性。
本廠#1、#2燃機輔汽系統(tǒng)汽源有兩路:一路來自#6、#7的330 MW煤機輔汽系統(tǒng),另一路來自#1、#2燃機的冷再管道。正常情況下,使用煤機來的輔汽供燃機輔汽母管,只有當煤機不能供應輔汽的情況下,才使用燃機自身的冷再管道供輔汽。輔汽共有兩個用途:一是給汽輪機在進汽前和卸載后供軸封使用;二是給汽輪機低壓缸冷卻蒸汽時使用。輔汽系統(tǒng)如圖1所示。
表1 余熱鍋爐在燃機熄火后、啟動前參數
圖1 輔汽系統(tǒng)
機組人員通過長時間觀察,選取#2機組在夏季某一天的運行方式為例,00:44解列,00:49熄火,07:04發(fā)啟動令,07:38并網,08:07進汽。其間停爐時間約為6 h。余熱鍋爐在燃機熄火后和啟動前的參數如表1所示。
根據運行規(guī)程,輔助蒸汽的參數如下:
(1)輔汽母管壓力0.8 MPa,溫度260 ℃;
(2)單臺機組軸封母管壓力>0.6 MPa,溫度>240 ℃,蒸汽流量4 t/h;
(3)低壓缸冷卻蒸汽壓力>0.3 MPa,溫度>160 ℃,蒸汽流量35 t/h。
經過對比,高壓過熱器的溫度壓力是符合輔汽母管參數的。
高壓過熱器啟動前壓力為4.512 MPa,溫度為290 ℃,滿足軸封蒸汽和低壓缸冷卻蒸汽的參數需要。軸封蒸汽的用汽量為4 t/h,正常熱態(tài)啟動的情況下,輔汽暖管15 min,抽真空30 min,從機組啟動到汽輪機進汽約1 h,共使用約7 t輔汽。低壓缸冷卻蒸汽的用汽量為35 t/h,正常熱態(tài)啟動的情況下,暖管1 h約使用4 t輔汽;機組轉速達到2 100 r/min開始投入低壓缸冷卻蒸汽,到汽輪機進汽后停用低壓缸冷卻蒸汽約30 min,其間使用約22 t輔汽。綜上所述,整個啟動過程中,共需要輔汽29 t。
而高壓汽包的水容積為33 m3,啟動前水位保持在-300 mm,約有13 m3水量,高壓蒸發(fā)器水容積為22 m3,高壓省煤器有20 m3的水容積,總容量約55 m3,因此蒸汽量足夠。加上高壓給水泵源源不斷上水,并且在1 250 r/min后高壓過熱器便開始升溫升壓,其產生的蒸汽量足夠在汽輪機進汽前供輔汽使用。
根據上述可行性分析,高壓過熱蒸汽供輔汽使用在理論上是可行的,后續(xù)通過試驗證明在實際運行中也是可行的。根據圖1所示,具體思路是通過打開高壓旁路閥,使高壓過熱蒸汽進入冷再管道供輔汽。
(1)燃機熄火后關閉高壓過熱器出口門,對高壓系統(tǒng)保溫保壓。(2)關閉再熱器、中壓過熱器出口門,對中壓系統(tǒng)保溫保壓。(3)關閉鍋爐煙囪出口擋板。(4)機組惰走時破壞真空、停軸封,當機組轉速惰走到0 r/min時,機組真空同時下降至0 kPa,軸封母管壓力也同時下降至0 kPa。
(1)打開高壓過熱器出口門,機側高壓管道疏水。(2)打開高壓旁路閥,控制再熱器壓力,打開冷再至輔汽母管電動門,調整輔汽母管壓力至0.8 MPa。輔汽母管、軸封母管、低壓缸冷卻蒸汽管道暖管疏水。(3)打開輔汽至軸封母管電動門、調門供軸封,抽真空。(4)打開再熱器出口電動門,中壓旁路閥切為手動全關,降低后續(xù)中壓旁路閥手動操作難度。
根據運行規(guī)程,輔汽母管汽源由煤機切換為燃機冷再管道時,冷再壓力必須高于2 MPa,溫度大于300 ℃。同時,再熱器出口安全閥整定壓力為3.53 MPa,因此,冷再壓力必須維持在2~3.5 MPa。
高、中壓旁路閥在控制方式切換為自動控制后會進入最小壓力控制模式,無法自動維持冷再壓力,因此,高、中壓旁路閥必須手動控制開度,直至汽輪機進汽。同時,中壓旁路閥的開度影響著再熱器壓力和中壓汽包的水位,若中旁開度過大,會使再熱器壓力降低,中壓汽包產生虛假水位現(xiàn)象,水位虛假上升;若中旁開度過小,會使再熱器壓力升高甚至超壓,冷再溫度超溫。因此,在鍋爐升溫升壓初期,機組對運行人員的汽水調整水平有著很高的要求。
機組停機后,經過一個晚上,機側主蒸汽管道、冷再管道溫度有所下降,再通汽時會產生蒸汽凝結。因此,必須加強暖管疏水,防止輔汽帶水,通過軸封蒸汽、低壓缸冷卻蒸汽進入汽輪機。
本區(qū)域市場供熱價格在210~230元/t,本文以220元/t為單價,按照每次熱態(tài)啟動節(jié)省29 t輔汽計算,每次熱態(tài)啟動可節(jié)省0.638萬元。
相較以往停機后不破壞真空的運行方式,可停運一臺真空泵、一臺軸封風機,按停運6 h計算,共可節(jié)約電量:(380 V×115 A+380 V×16 A)×
以上網電價0.575元/kWh計算,可節(jié)約0.03萬元。
一年按機組熱態(tài)啟動67次計算,可節(jié)約45余萬元。本方法僅僅改變了運行方式,沒有任何改造費用,創(chuàng)造的經濟效益相當客觀。
本文通過對余熱鍋爐停運后的工況進行分析,發(fā)現(xiàn)其余汽仍有利用價值。機組在熱態(tài)啟動的情況下,可以充分利用余汽供給啟動過程中所需要的輔汽,減少外部熱源的使用,提高了機組的運行經濟性。