（浙江浙能长兴发电有限公司 浙江长兴 313100）
摘要：本文针对西门子SIEMENS （SCC5-4000F（X））单轴燃气-蒸汽联合循环发电机（单台容量435MW）。作为调峰机组，两班制运行为常态，机组的热态启动频繁，而机组在启动阶段经济性差的情况。就机组热态启动过程中的负荷受限情况进行分析，提出优化建议，减少启动阶段持续时间，提高机组经济性。
关键词：经济性；负荷受限；优化措施
Abstract：In this paper，Siemens SIEMENS （SCC5-4000F （X）） single-shaft gas-steam combined cycle generator （a single capacity of 435MW） as a peaking unit，for the peak loader，two classes of normal operation，the unit's hot start frequently，and the unit in the start-up stage of poor economic situation. The optimization of the load in the process of hot start of the unit is carried out，and the optimization suggestions are put forward to reduce the duration of the start - up period and improve the unit economy.
Key words：economy，load limited，optimization
1 经济性分析
单元机组的运行经济性，是企业效益的根本所在。燃机机组的运行经济性，一般是通过发电气耗率和厂用电率这两个主要经济指标来衡量。而燃机机组在低负荷阶段时，起主要影响的是发电气耗率。发电气耗率是指发电机组每生产1 kW•h的电所消耗的天然气量。从燃机点火、燃机并网到汽机并网的整个联合循环启动阶段气耗率都偏高。在燃机并网时气耗率为（1.2571Nm3/ kW•h）约是满负荷时的气耗率（0.1817 Nm3/ kW•h）的7倍，而并网时的发电量（25MW）仅为满负荷时发电量（428MW）的1/17。 可见并网初期气耗率高，经济性差。我厂#2燃机机组的负荷与发电气耗率的对应曲线见图1。
图1 #2燃机负荷与气量对应曲线
2 影响燃机气耗率因素
2.1 机组特性
在热态启机时，燃机并网后会在25MW ~50MW阶段，负荷受限，短时停滞不前，这个阶段持续的时间越长，气耗率越高，机组经济性越差。同时在汽机冲转前会受汽轮机进汽的X准则和Z准则及旁路运行模式是否切到USP模式三个条件限制。
2.2 运行方式
我厂燃机机组作为调峰机组，运行方式为两班制运行，因此有多次的热态启动过程。据统计，2016年我厂机组发电小时数300小时的情况下，共热态启动43次。而今年发电小时数比去年增加了一倍，相应热态启动次数也会翻倍。热态启动次数的增加会使低负荷阶段的运行时间增加，机组整体气耗率会增加。
2.3 设备原因
机组设备的缺陷以及阀门的故障都会影响到机组的气耗率。在开机过程中，机组在启动初期润滑油母管油压的不稳定以及阀门开关不到位现象和疏水阀内漏量大等均导致开机时间延长，增加了气耗率。
3 负荷限制分析
3.1 燃机并网初期受限分析
根据燃机机组控制逻辑可知在联合循环机组启动后，限制负荷升速率因素有ST TEMP，HRSG TEMP，HRSG PRES三个，分别体现在汽轮机温升速率，余热锅炉温升速率及余热锅炉压力上升速率。余热锅炉启动期间会产生热应力，这期间的温升速率越快，产生的热应力越大。如果不加以控制则会产生疲劳，缩短锅炉使用寿命。为防止余热锅炉温升速率超限，逻辑中还对余热锅炉的升压速率进行了限制。由于压力越低，对应汽化潜热越高，需要吸收的热量越多，因此要求限制余热锅炉升压速率。见图2 。
图2 联合循环负荷控制画面
在燃机并网初期，燃机负荷升速率主要受余热锅炉温升速率的影响，当其值到0时会闭锁燃机负荷上升，使负荷停滞。见图3。
3.2 汽机冲转前受限分析
在汽机冲转前，燃机负荷被限制在低负荷来暖管暖机，来等待汽轮机进汽的 X 准则（X1-X8）和 Z 准则（Z1-Z5）满足，以及高压，中压旁路控制模式由ASA切换到USP模式。实际运行中最后是等待高压旁路控制模式由ASA切换到USP及汽轮机进汽X5条件的满足。要加快满足X5条件，需要开启高压主蒸汽至中压暖管电动阀，但开启后高压主汽压力下降，会延迟的时间。因此让这两条件同时满足就能减少负荷受限时间。
4 减少负荷限制时间的优化措施
4.1 燃机并网初期受限优化
综上分析，在燃机并网初期，要降低负荷限制时间，就要减小高压汽包上下壁温差，以及提高高压主汽温度。以下是相应的优化措施。
（1） 机组解列前，增加补水量，适当提高汽包水位，此时水温较停机后高，有利于提高汽包中水温。且在解列后应将高压汽包尽可能进到允许的高水位，且补水时适当控制速率，利用余热锅炉余温加热补水。提高汽包进水温度。
（2）机组解列后高压旁路的压力控制模式切换至跟随模式后退出高压旁路自动控制方式。否则高压旁路开启时间会加长，同时也延长了中旁的关闭时间，而中旁的蒸汽直接进入了凝汽器排掉，即浪费了蒸汽量又降低了高压，中压的主汽温度和主汽压力。
（3） 做好中低压系统的保温保压工作。若中、低压系统没有进行很好的保温保压，余热锅炉内部的烟气对流换热也会加快高压主汽温度的下降。
（4） 机组启动时，汽包补水均来自除氧器，水温较低（约130度），而高压汽包水温约250度，补进冷水会进一步扩大上下壁温差。可控制启机时高压汽包的进水量。待省煤器温度上升后补水。
（5） 启动初期起压后及时开启炉侧、机侧各个疏水点，加大通流量，提高暖炉的效果。
疏水开启原则是：上游温度大于下游温度时方能打开疏水，过热器疏水一定要在燃机点火成功后才进行，否则会起到相反效果。
（6） 在机组启动阶段由于汽包上壁热蒸汽凝结加热，加热强度大，而汽包下壁只受温度相对较低炉水的对流加热，加热强度小，因此汽包壁温差增大。因此可通过加强汽包排污、系统疏水等手段尽快使高压汽包内建立良好的水循环，提高炉水温度，缩小汽包上下壁温差。
（7） 优化定排阀门。目前机组解列后都会采取关闭高中低压汽包定排电动阀以及一次手动阀，来减少炉水泄漏，但效果并不是很理想。建议更换内漏的疏水阀门，增加疏水三次阀等措施来避免因系统阀门内漏导致汽包壁温差拉大。
（8） 停机后，由于燃机盘车运行和通道内高温部位的降温需要，压气机进口挡板、烟囱挡板在打开位置，余热锅炉的热量被盘车形成的通风而冷却，过热器及管道会形成疏水，但此时进行疏水只会越疏水越多，已无必要，需立即退出各疏水SLC，并保持疏水阀在关闭位置。同时关闭各系统蒸发器、汽包连定排阀门，减少泄漏量。并在两小时后关注烟气挡板和压气机进口挡板是否已经自动关闭，否则不利于热通道的保温。
4.2 汽机冲转前受限优化
综上分析，要减少汽机冲转前负荷受限时间，就要高压旁路控制模式由ASA切换到USP及汽轮机进汽X5条件两者同时满足。那么就需要在合适的高压主汽压力时开启高压主蒸汽至中压暖管电动阀。同时可以开启高压主汽门前疏水来加快X5条件满足。
5 结 语
以目前电能供大于求的严峻形势，降本增效将是各电厂提高效益的一个重要途径，虽然有很多外界因素不可避免，但我们可以从自身入手，避免开放式的运行方式，深挖机组潜力，提高机组运行的经济性。减小高压汽包上下壁温差，提高高压主汽温度能减少机组启动时负荷受限时间，提高联合循环机组运行经济性。在日常的工作可以围绕这个中心继续探索可能的方法措施来提高机组经济性。毕竟在低负荷阶段每小时3万多方/每小时的气耗量，如果节约10分钟的话也就是省了5000方气，以目前每方气价格，每次开机都能省下1.5万。以一年最少开机100多次来算也就是省下150多万。也是比较可观的。
参考文献：
[1] 燃气—蒸汽联合循环机组的汽轮机启动过程优化[J]. 陈坚红，顾正皓，张梦可，丁阳俊，毛志伟，盛德仁. 浙江电力. 2014（10）
[2] 燃气-蒸汽联合循环机组控制策略分析[J].靳允立，於国良. 热力发电.2015（06）
[3] 如何控制自然循环汽包锅炉汽包上下壁温差[J].刘涛.中国高新技术企业. 2012（10）.
作者简介：
王建铭 （1975--），男，浙江嵊州，本科，燃机集控运行技师，从事燃机运行工作。
韩家焕（1988--），男，浙江长兴，本科，助理工程师，从事燃机运行工作。
论文作者:王建铭,韩家焕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：汽包论文; 机组论文; 疏水论文; 负荷论文; 高压论文; 余热论文; 速率论文; 《电力设备》2017年第30期论文;