燃气轮机联合循环机组两班制运行的启停操作优化探讨林世坚

燃气轮机联合循环机组两班制运行的启停操作优化探讨林世坚

林世坚

（深圳大唐宝昌燃气发电有限公司广东深圳518110）

摘要：介绍了深圳大唐宝昌燃气发电有限公司的燃气-蒸汽联合循环机组，在两班制运行每日启停调峰情况下，为优化启停操作所采取的各项措施，在确保安全前提下，取得了良好的节能降耗效果。

关键词：燃气轮机；热态启动；操作优化；节能降耗

OptimizationofStart-stopundertheTwo-shiftOperationConditionsinGasTurbinePowerPlants

LinShijian

(ShenzhenDatangBaochangGasPowerGenerationCo.,Ltd.,Shenzhen518110,China)

Abstract:ThepaperintroducesthegasturbineofShenzhenDatangBaochanggas-steamcombinedcycleunits,intwoshiftsrundailystart-stoploadcases,themeasurestakenfortheoptimizationofstart-stopoperation,underthepremisethatensuresafety,hasobtainedgoodeffectsofsavingenergyandreducingconsumption.

Keywords:gasturbine,hotstart,operationaloptimization,energysaving

0引言

深圳大唐宝昌燃气发电有限公司现役机组为两套GE公司燃气-蒸汽联合循环发电机组，分别于2003年7月和2004年4月投产发电，总装机容量36.68万kW，原为燃油机组，2010年后相继实现了油改气、LNG“一站带双机”和LNG改管道天然气发电。

深圳电网燃气轮机联合循环机组由深圳供电局调度基本上为两班制运行，每日启停，承担启停调峰职能，即每天早上7点左右机组启动并网，晚上机组22点左右解列停机,启动后基本带满负荷运行，除受环境等客观因素（如气温）影响外，通过人为调整来降低气耗的手段很有限；而针对燃气-蒸汽联合循环机组启停调峰的特点，努力探索对启停操作进行优化，深挖潜力，同样会对机组节能降耗获得良好效果。

1优化前机组启停方式

该电厂两套机组已运行10年，设备老化较为严重。原启动方式基本按照厂家说明书要求进行，主要注重安全性，对经济性重视不够。

原来热态启动时，一般在发燃机发启动令时开始暖汽轮机均压箱，受余热锅炉高压汽包压力限制，在燃机并网、锅炉升温升压后汽轮机才能投入轴封蒸汽开始抽真空，燃机必须在较低负荷停留10min左右，等待汽轮机开旁路，延长了机组暖管时间，燃机并网至汽轮机并网平均耗时约需35min。

为保证燃机在高速盘车时润滑油温度不会升得过高，优化前在发燃机启动令时立即启动一台循环水泵运行。

优化前停机过程中一般在汽轮机解列后停真空泵、冷却塔风机及一台循环水泵，另一台循环水泵在退出轴封后退出。汽机停机过程中完全破坏真空的转速为50r/min。为防止取样架阀门内漏，工业水泵维持运行，用作取样架冷却水。

2启停过程优化的主要措施

2.1改进操作，缩短机组整套启动时间

（1）做好余热锅炉保温保压，充分利用余热

在燃机解列后，立即关闭余热锅炉侧高/低压蒸汽的电动主汽阀（开高压主蒸汽旁路电动阀供轴封蒸汽），关闭该管道系统相关所有阀门，并加强对主蒸汽系统的压力监视及分析，使余热锅炉高、低压汽包压力保持在较高压力，对余热锅炉进行保温保压，充分利用余热，为下次启动做准备。

（2）做好疏水阀内漏治理，提高高压汽包压力

利用检修或备用机会，对余热锅炉水汽系统疏水阀门及对空排汽阀门内漏进行彻底治理，对高/低压电动主汽阀关不严缺陷进行彻底处理。对锅炉主蒸汽管道的保温进行全面修复，经过努力，机组热态启机前锅炉高压汽包压力由之前的1.8MPa能够提升至现在的2.2MPa，提高了0.4Mpa。这样，机组热态启动时，余热锅炉余汽完全能够供作机组启动轴封蒸汽使用。

（3）改进启动时燃机与联合循环部分的配合操作

在燃机发启动令前10min进行疏水暖管，确保汽轮机轴封蒸汽在燃机点火前后能投入，从而使汽轮机尽快暖管，燃机能在并网后负荷带至90～95MW左右（预混燃烧的较低负荷），避免了燃机在低负荷下等待，使汽轮机能尽快冲转、并网。经过几个月的摸索、尝试，燃气轮机、汽轮机之间在操作上做好充分的协同、配合，机组热态启动自燃机并网至汽轮机并网所耗时间由原约35min缩短至现约25min。

（4）2台机组轴封供气管之间加装连通管，轴封供汽互相通达

在2台机组轴封供气管之间加装连通管（见图1），在余热锅炉冷态汽轮机热态或温态（停机24-48h后启动）且2套机组启动时，提前用先行并网机组向待启动汽轮机组送轴封蒸汽，提高待并网机组启动速度。可将启动时间从约45min提高至约30min。

图1连通阀示意图

2.2机组启动，尽量晚起辅机

（1）加装工业水母管与燃机循环水管的联络阀，延迟循环水泵启动

机组启动，使用工业水母管与燃机循环水管的联络阀对燃机外循环水系统通水，在燃机点火前3min再启动1台循环水泵，这样能延迟启动循环水泵约10min。

（2）在机组停机过程中适当提高高压、低压汽包水位（停机后补至最高可见水位），机组启动时尽量推迟高压、低压给水泵启动时间。

2.3主机组停机，尽量早停辅机

（1）机组停机，在发燃机停机令前5min时，停止真空泵运行，每次停机能减少真空泵运行约17min。

（2）如果只有1套机组运行时，在发燃机停机令前，全部停止冷却塔风机运行，每次停机减少冷却塔风机运行约12min。

（3）在当日最后1套机组停机时，高压主汽流量在120t/h时停第1台外循环水泵，提前停运循环水泵约8min。

（4）通过调研和试验，提高汽轮机停机时完全破坏真空转速，由原来的50r/imn提高到800r/min时完全破坏真空，相对应提前约20min停止循环水泵及凝结水泵。

（5）停机后停运工业水泵，关闭工业水进水阀，开启新装的排水阀（图2），利用循环水池的静压通过排水管来冷却取样间，提前停运工业水泵约7h。

2.4运行中辅机运行方式调整

（1）运行时根据季节性特点及冷却水温度而适当启动冷却塔风机运行；

（2）循环水泵两套机组运行时以前要启动4台大泵运行，经过流量测试及试验，改为启动3台泵运行（即采用两机三泵方式）。

2.5节水措施

在发燃机停机令前控制循环水池的水位在3.3m，防止停机后循环水池水位过高导致循环水池溢流。

2.6改进燃机逻辑，提高经济性

（1）降低燃机盘车转速以及缩短燃机清吹时间，提高锅炉保压效果及热态启动经济性

（2）修改燃机盘车控制逻辑，将燃机盘车转速由120r/min降至为90--100r/min（TNH3%--3.3%），那么在燃机连续盘车运行时88QA电流、88TG电流将会下降明显,1套9E燃机盘车系统年累计将节约厂用电约12万kWh；

（3）修改燃机机组启动清吹时间，由原来8min降至为6min，在燃机启动高速盘车清吹期间，将节约2min启动电机88CR的耗电量,这样，进入余热锅炉的冷却空气量减少，锅炉受热面温度下降趋缓，保压效果明显提升,有效提升机组启动速度。

从优化前后结果对比看,燃机可提前2min达到空载全速,汽轮机整个热态启动过程也缩短了3min,燃机、汽机每天相当于可满负荷多运行2-3min，多发电量万0.5万kWh。

3优化工作取得的成果

通过实施上述各项的优化改进操作，机组每次热态启停获得的节能效果见表1所示。

表1机组每次热态启停的节能效果

4结语

针对燃气-蒸汽联合循环机组启停调峰的特点，通过对设备运行方式上大量的探索、改进，配合对少量设备治理、改进，以极低的成本实现了多项启停操作的优化。通过近一年来电厂的运行实践，启停过程优化后不但整个联合循环机组安全性能够得到保障，并且取得了可观的经济效益，对同类型机组有一定的借鉴作用。

5参考文献

[1]杨顺虎.燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2003

[2]ＧＥ公司运行与维护手册GE资料

[3]焦树建.燃气轮机与燃气-蒸汽联合循环装置[M].北京：中国电力出版社，2007

[4]王刚,肖波特.PG9171E型燃气轮机降低盘车转速/缩短清吹时间试验的经济性分析[J].燃气轮机发电技术,2014

作者简介：林世坚（1977-），男，汉族，福建平潭人，本科，电气工程师，长期从事燃机电厂的技术与管理工作。