東亞電力（廈門）有限公司 陳福坤

某燃氣電廠配置有兩臺西門子V94.3A 燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組，燃機、汽機及發(fā)電機由上海電氣和西門子公司聯(lián)合生產(chǎn)，鍋爐為杭州鍋爐集團生產(chǎn)的三壓、再熱、無補燃、臥式自然循環(huán)余熱鍋爐。燃機與發(fā)電機剛性聯(lián)結，再通過3S 離合器與汽輪機聯(lián)接，額定裝機容量為393MW。當機組進入聯(lián)合循環(huán)，機組目標負荷設定經(jīng)人工手動輸入后，經(jīng)過SPG 設定導向模塊進入燃氣輪機和汽輪機負荷分配計算器，最終分出燃氣輪機負荷預先設定部分，再經(jīng)過修正后送入燃氣輪機控制部分。其中SPG 設定導向模塊也稱為機組加、減負荷速率控制器，而進入SPG 設定導向模塊的機組加負荷速率是加快機組加負荷的關鍵。

1 機組加負荷速率的種類

人工手動設定。該速率取決于人工手動設定的數(shù)值，區(qū)間為0～16MW/min。按照該省電力調(diào)度規(guī)程的要求，燃氣機組升降負荷速率應達到每分鐘3.5%額定出力的要求，即393MW×3.5%=13.755MW/min。故常規(guī)情況下該數(shù)值不低于14MW/min 即可，常規(guī)取最大值。

汽機溫度限制。區(qū)間為0～20MW/min，汽機溫度限制邏輯如圖1，該邏輯劃分了兩種情況：汽機嚙合前。汽機溫度限制主要受限于高壓主汽隔離閥、高壓主汽調(diào)閥兩個閥門溫度的計算裕度，取小值后參與控制；汽機嚙合后。參與限制的條件如下：在汽機嚙合后，汽機溫度限制受限于高壓主汽隔離閥、高壓主汽調(diào)閥、高壓缸、高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子五個溫度的計算裕度，取小值后參與控制。從上述邏輯可看出，只要機組啟動前參與計算的各溫度越高，汽機溫度限制就越小，相應的啟動時加負荷的速率也越大。

圖1 機組負荷設定的模式

鍋爐溫度限制。區(qū)間為0～20MW/min，鍋爐溫度限制邏輯如圖3，該邏輯劃分了兩個主要條件：高壓過熱蒸汽2級減溫器入口溫度的升降速率；高壓汽包上下壁最大溫差。兩者取最小值后參與控制。取這兩個數(shù)值的目的，是為保證余熱鍋爐在啟停過程中確保鍋爐受熱面與汽包能受熱均勻。

圖2 汽機溫度限制條件

圖3 汽機嚙合后的限制條件

圖4 鍋爐溫度限制條件

鍋爐壓力限制。區(qū)間為0～20MW/min，主要是限制高壓主汽的升壓速率。其主要目的是為了防止溫升過快，從而使鍋爐汽包及受熱面產(chǎn)生過大的熱應力。

2 提高機組加負荷速率的方法

2.1 減少機組的熱量損失

減少機組的熱量損失可延長機組冷卻時間，同時使機組在啟動前能維持較高溫度。主要措施有以下幾個方面：

為便于主汽、疏水管道的布置及缸體受熱的自由膨脹，汽缸本體基本上是懸空放置的，汽缸本體下部的保溫材料會因長期運行中的振動及自身的重力而產(chǎn)生松脫。某廠利用機組小修的時間重新對汽機本體保溫做了敷設和緊固，提高了保溫效果，延長了汽缸溫度的冷卻時間，同時能有效減少汽缸因保溫引起的上下缸溫差；該廠位于福建東南沿海，爐頂為半敞開式，常年刮海風，鹽分及水分較高，對汽包的保溫要求較高。日常的消缺工作或定檢工作后一定要將保溫恢復完整，并利用機組大小修等機會定期查看汽包的保溫，有效防止汽包熱量損失、溫降過快。

主廠房屋頂風機的控制策略由之前夏季開三臺、其他季節(jié)開兩臺運行，改為廠房門關閉的情況下（熱控對控制機柜增加冷卻風扇）開啟一臺風機運行；廠房門打開時停止屋頂風機運行，既節(jié)約了廠用電也可有效延長機組的冷卻時間。原來機組停運6天后會進入冷態(tài)，通過上述措施后可延長至7天進入冷態(tài)。

余熱鍋爐在停機后存在熱量后移現(xiàn)象，所以在機組停運后中低壓汽包壓力不降反升，所以爐側(cè)的疏水閥動作比較頻繁，加上機組調(diào)峰運行、兩班制啟停，其它的疏水等閥門動作也都比較頻繁，所以閥門故障、跑冒滴漏是常見的問題。為此該廠運行中加大對閥門的巡視力度，加強對閥門的保養(yǎng)、維修，盡早發(fā)現(xiàn)閥門異常問題并盡快消缺，確保各閥門關閉嚴密。通過上述措施并結合優(yōu)化運行效果顯著，整改前（2011年）、整改后（2018年）的高壓汽包液位（熄火時）分別為186mm，高壓汽包液位（熄火后四個小時）分別為-720mm、-201mm，補水率分別為4.09%、1.57%。

2011年翌日啟動前汽包液位基本上是空的，為滿足啟動條件（啟動液位需大于-350mm），做啟動準備時都需大量補水，過多的冷水進入汽包必然引起汽包壁溫降過多且上下壁溫差大，進而會引起鍋爐溫度限制加負荷速率，機組在啟動時負荷會被壓制在低負荷較長時間。重視閥門內(nèi)漏問題后，翌日啟動前基本不用上水，可大大提升鍋爐溫度限制引起的加負荷速率，縮短啟動階段的時長。通過閥門的整治，補水率從2011年的4.09%降至2018年的1.57%，不論是經(jīng)濟還節(jié)能降耗上都起到了巨大的改善作用。

2.2 操作優(yōu)化

2.2.1 提前收高旁

該廠燃機與汽機的連接是通過3S 離合器，在機組正常停運的過程中燃機、汽機都在降負荷，當蒸汽品質(zhì)下降至不足于滿足汽機裕度要求時，汽機通過3S 離合器脫扣。汽機脫扣時燃機的負荷還有120MW 左右，余熱鍋爐的蒸汽只能通過旁路回收，大量的熱量浪費。如何減少上述熱量的浪費，增加鍋爐的蓄熱是優(yōu)化方向。經(jīng)過多次試驗提出以下操作：在汽機脫扣后機組負荷在25MW 左右，手動將高壓旁路提前關閉，將本該通過旁路浪費的一部分熱量轉(zhuǎn)化為鍋爐的蓄熱。收旁路的負荷不能過高，否則鍋爐容易超壓，過低也就沒多少熱量可轉(zhuǎn)化。選取某兩天的工況參數(shù)對比如下：

正常情況下，高壓主汽壓力（MPa）、高壓主汽溫度（℃）、高壓汽包溫度（℃）在熄火后高壓主汽壓力達到最大時的參數(shù)分別為9.8/441/307.8，熄火6小時后的參數(shù)分別為5.7/390/291；提前收高旁下分別為11.6/501/309、6.8/432301?？梢娡ㄟ^手動收高旁，鍋爐的壓力和溫度都較之前要高出許多。一方面減少了停機時經(jīng)旁路的熱量損失，另一方面因鍋爐壓力和溫度的提升，減少了鍋爐溫度、鍋爐壓力引起的加負荷速率的限制，提縮短啟動階段的時長，進而提高了機組的經(jīng)濟性。

2.2.2 合理疏水

鍋爐溫度限制條件之一是高壓過熱蒸汽2級減溫器入口溫度的升降速率。如何加快該溫度點的升速率成為研究方向。該廠高壓蒸汽的系統(tǒng)構造如圖5所示，紅色圈的溫度測點即為鍋爐溫度限制的采集點。依照鍋爐高壓系統(tǒng)SGC 的程序，在SGC 走至第二步時高壓疏水SLC 會自動投入，高壓蒸汽各部分的疏水會按設定條件自動開關。

圖5 高壓蒸汽的系統(tǒng)構造

除聯(lián)鎖投入外，高壓各疏水閥自動開條件(與的關系)與自動關條件(與的關系)設定分別為：高壓過熱器1底部疏水。高壓主汽壓力<0.05MPa/高壓主汽壓力>0.07MPa；一級減溫器出口疏水。一級減溫器出口溫度過熱度<11.9K/一級減溫器出口溫度過熱度>13.9K；高壓過熱器2底部疏水。高壓主汽壓力<0.05MPa/高壓主汽壓力>0.07MPa；高壓過熱器3底部疏水。高壓主汽壓力<0.05MPa/高壓主汽壓力>0.07MPa；二級減溫器出口疏水。一級減溫器出口溫度過熱度<27.8K/一級減溫器出口溫度過熱度>29.8K；過熱器底部疏水總閥。高壓主汽壓力<0.05MPa/高壓主汽壓力>0.07MPa。

在機組冷態(tài)、溫態(tài)啟動時，上述疏水閥的開關對高壓過熱蒸汽2級減溫器入口溫度的影響很小，按程序自動執(zhí)行即可。但是在熱態(tài)啟動時，高壓過熱器1、2、3底部疏水閥不具備開啟條件。但高過一級、二級減溫器出口溫度在啟動前均會因過熱度不滿足而啟。高過2、3受熱面底部較冷的蒸汽會順著管道，經(jīng)過高壓過熱蒸汽2級減溫器入口溫度測點，再通過高過2級減溫器出口疏水閥排掉。溫差達100K 的冷蒸汽會將高壓過熱蒸汽2級減溫器入口溫度迅速拉低。

為此該廠進行了以下總結和優(yōu)化：機組停運后，將高壓蒸汽疏水聯(lián)鎖退出，防止翌日凌晨疏水閥自動開啟；機組發(fā)啟動令前，將各疏水閥掛禁操后再將疏水閥聯(lián)鎖投自動，這樣既不影響SGC 執(zhí)行又可防止上述疏水閥開啟；在燃機點火后，按照汽水流程的方向逐個開啟疏水閥將前面的冷蒸汽提前疏掉，以免拉低后頭的蒸汽溫度；當高旁開啟后，大流量的蒸汽會經(jīng)過高壓過熱蒸汽2級減溫器入口溫度測點，這時將上述的閥門投自動即可。通過上述操作優(yōu)化，可有效將機組熱態(tài)啟動階段的時長縮短15～25分鐘（根據(jù)啟停機間隔的時間長短而有所不同），經(jīng)濟性非?？捎^。