摘要：介绍了某电厂9E燃气轮机联合循环余热锅炉水位改造前后的启动经济性对比，对改造后启动方式进行优化，大大提高了机组冷态启动的经济性和安全性。
关键词：联合循环；余热锅炉；技改；冷态启动；经济性；
一、概况：
联合循环机组因为启停速度较快，运行效率高而被广泛的作为调峰机组运行，早开晚停，两班制运行，但机组在冷态启动时，燃机长时间单循环运行使得整套机组的运行效率很低，极不经济。
某电厂建有两套PG9171E燃气轮机联合循环机组，余热锅炉为杭州锅炉厂生产的双压强制循环锅炉，带烟气挡板及旁路烟囱，汽轮机为上海汽轮机厂生产的单缸双压带补气系统的纯凝汽式汽轮机。由于负荷及燃料原因，从2009年以来长期只运行一套，两套机组轮换启动，所以冷态启动次数较多，仅2010年就达40多次。
由于历史原因，该9E联合循环机组一些热工保护过于保守，尤其是锅炉水位保护，使得机组启动速度过于缓慢，很不经济。如何加快燃气轮机联合循环冷态启动速度成为提高冷态启动经济性的关键。电厂于2010年对锅炉水位保护逻辑进行技改并通过优化启动方式，大大提高了冷态启动经济性。
二、余热锅炉水位技改实施过程
分析整个机组冷态启动过程，制约冷态启动过程速度的重要因素是锅炉升温升压速度过慢，难以满足汽轮机冲转要求。但为及时达到调度需求的负荷曲线，燃气轮机很快就带至基本负荷，而通过控制锅炉烟气挡板的开度来控制锅炉升温升压率。操作过程中，如果挡板控制不好，经常导致锅炉水位超限保护动作。为了较平稳的控制汽包水位，运行人员只能缓慢逐步打开开挡板，消耗时间很长，汽包水位也会多次发生较大幅度的变化。
电厂组织有关技术人员就余热锅炉水位保护问题，对多家同类型电厂进行调研，通过与同行技术人员交流及分析，认为可以适当放宽当前水位保护限制。并咨询锅炉设备厂家技术人员后，决定放宽电厂余热锅炉高低压汽包水位保护定值，高低压汽包保护定值各放宽200mm。
电厂2010年10月首先对1#炉水位保护进行技改，高压汽包水位从-270mm～+500mm（高压汽包内径2200mm，零水位在中心线下230mm）放宽到-370mm～+600mm，低压汽包-320mm～+550mm放宽到-420mm～+650mm（低压汽包内径1800mm，零水位在中心线下230mm）。
10月12日按照试验方案进行冷态启动，表1是电厂1#机组某两次不同方式冷态启动时的部分数据对比情况。
从表1可以看出技改后的启动方式自燃气轮机并网到汽轮机并网时间比原启动方式快了49分钟，从燃气轮机并网到汽轮机满负荷时间也由202min缩短至155min。汽轮机锅炉的各项参数都控制得较好，锅炉的升温升压率都在规范允许范围类。
从启动过程看，燃气轮机点火锅炉全开挡板后，在燃机空载满速左右高压系统水位就会大幅度上涨，在2分钟内就会有700mm左右的上涨（期间结合着各种控制水位措施）。水位经过这一轮上涨后就比较平稳，比逐步开挡板对水位的冲击小的多，操作难度小，低压系统水位的上涨在汽轮机并网后才会缓慢的上涨，操作人员完全可以从容控制。
电厂技术人员在1#炉两次成功进行冷态启动后，11月初完成了3#炉高低压汽包水位技改，并通过多次的摸索和优化，使得电厂联合循环冷态启动的时间缩短50分钟左右，经济性大大提高。
三、技改后的节能效果
表2及表3是两种启动过程记录的相关数据：
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技改后锅炉启动的3.5小时，每万kwh气耗下降为3016-2459=557NM3，按技改前每次启动发电量为21.85万kwh计算，天然气万表方折标系数2011年全年平均值为12.815，计算得出每次锅炉冷态启动节约标煤量为：
21.85万kwh×557 NM3/10000×12.815=15.6吨
四、全开挡板启动需要注意的问题
（1）通过对多次冷态启动曲线的观察发现，如果锅炉高压汽包水温超过60度，燃气轮机转速在70%额定转速后锅炉高压系统的水位就会开始膨胀。
（2）燃气轮机负荷在50 MW左右时因为除氧系统开始大量的吸收热量，而此时凝结水流量上水较小从而导致除氧系统相对热负荷过高，（会达到200kpa），极有可能引起除氧器振动，所以之前要提前控制除氧器压力在合理范围。
五、结论：
通过不断的优化和创新，某电厂9E燃气轮机联合循环机组冷态启动耗时从燃气轮发电机并网到汽轮发电机并网从最初的120min逐渐减少至现在的60min；到汽轮机满负荷时间从240min缩短为150min。在设备安全不受影响的前提下，缩短了联合循环的启动时间，并将燃机单循环时所带负荷合理化，极大的提高了联合循环冷态启动的经济性和安全性。
参考文献：
[1]杨顺虎 燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行 中国电力出版社
[2]PG917E燃气轮机-联合循环运行规程
[3]GE-PG9171E运维手册
论文作者:夏小勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：水位论文; 锅炉论文; 汽包论文; 燃气轮机论文; 电厂论文; 机组论文; 技改论文; 《电力设备》2017年第17期论文;