摘要：本文分析了燃气与蒸汽联合循环汽轮机的机组情况，我们分析了燃气与蒸汽联合循环汽轮机优化的办法及效果，主要包括优化启动过程操作与优化燃气轮机清吹时间，结合启动过程的分析，本文阐述了高压缸缸温和缸胀、汽轮机振动情况等相关技术与产生的效益。
关键词：燃气；蒸汽联合循环汽轮机；快速启动技术
0 引言
20世纪90年代末以来，我国从国外引进9E型燃气轮机机组参与调峰，燃气轮机已成为电网调峰的主要机组。在燃气-蒸汽联合循环机组启动过程中，燃气轮机启动响应快，额定负荷可在几分钟内达到，而联合循环机组启动相对较慢。通常需要3分钟4小时，所以当燃气轮机达到额定负荷时，汽轮机仍处于加热阶段超过3小时。在此期间，大部分燃气轮机废气直接从旁路排出，余热锅炉的蒸汽也通过旁路阀排入凝汽器，造成巨大的能量损失。为了减少启动过程中的能量损失，联合循环快速启动的研究主要集中在余热锅炉的快速启动上，如何优化汽轮机启动过程已成为当前研究的热点问题。
1 机组概况
A发电公司的机组结构如下：美国GE公司9E机组燃气轮机为PG9171E型。该机配备Q 1097/555-181U 31C-6.1N 0.63/532/256）三压强制循环余热锅炉和上海汽轮发电机有限公司生产的LZN55-5.6/0.65型脉冲冷凝单缸汽轮机。燃气轮机燃料为天然气（柴油），环境温度为20℃、稳定运行在BASLOAD状态下时，燃气轮机出力为120MW，天然气质量流量达7．5kg/s（柴油质量流量达8．0kg/s）。燃气轮机的工作介质是压缩空气和高温燃气，压气机从大气中吸入空气并把空气压缩到一定压力后送往燃烧室与喷入的燃料混合并燃烧，形成高温、高压燃气；然后经燃气轮机喷嘴和动叶逐级膨胀做功，推动燃气轮机转子带动压气机一起旋转，从而把燃料中的化学能部分地转化为机械能。
在运行优化之前，从燃气轮机开始指挥到整个燃气-蒸汽联合循环机组达到满负荷，至少需要240.00min。作为调峰电厂，启动时间相对较长，这不利于电厂快速响应电网调度的要求，也影响机组运行的经济性。燃气轮机本身具有启动迅速、运行稳定、负荷调节响应时间短的优势，但作为燃气－蒸汽联合循环机组，汽轮机、余热锅炉、后置汽轮机等使这一优势减弱。为适应电网需求，提高机组运行的经济效益，根据机组的运行特点，结合某A发电公司的实际情况，对4台联合循环机组的启动过程进行了优化，取得了较好的效果。
2 燃气与蒸汽联合循环汽轮机优化的办法及效果
联合循环机组的快速启动优化是以燃气轮机和锅炉、燃气轮机和汽轮机的优化以及排水系统的优化为基础的，最大限度地缩短了蒸汽发电时间，以满足汽轮机的冲量要求。缩短汽轮机侧蒸汽参数达到冲转要求的时间，缩短汽轮机冲转及加负荷的时间，从而有效缩短整套机组启动的时间，降低机组天然气气耗，提高机组的启动效率。
2.1 优化启动过程操作
一是燃气轮机。燃气轮机具有高度的灵活性和快速的响应能力，可以根据余热锅炉和汽轮机的要求随时调节负荷和废气温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在汽轮机并网、主蒸汽旁路关闭后，可适当增加燃气轮机负荷；并网25．00min后，增加燃气轮机的负荷使其排气温度升高至380℃，再进行汽轮机暖缸；暖缸35．00min后，增加燃气轮机负荷使其排气温度升高至420℃；之后，逐步增加燃气轮机负荷，使其排气温度每15．00min提高40℃，直至燃气轮机达到基本负荷。
二是以汽轮机或锅炉为基础的燃气轮机专业技术人员。所需排气温度可快速调整燃气轮机负荷，使排气温度满足要求（误差±5℃，最大误差不超过10℃）。（3）主蒸汽旁路关闭后，增加燃气轮机负荷，提高燃气轮机排气温度，以提高主蒸汽参数，增加汽轮机负荷。根据实际情况，通过手动控制负荷，保持燃气轮机排气温度与高压缸内缸温偏差值（约130℃）。
三是锅炉方面。在启动锅炉前保持汽包的低水位（高、低压锅炉水循环泵启动前的高、低压汽包水位为-100 mm），启动后将高、低压汽包水位降低到为－270mm），以降低由于启动初期水位上升较快造成水位过高的风险。（2）在启动过程中，锅炉专业技术人员密切监视汽包水位及控制汽包上、下壁温差≤40℃，当汽包上、下任意2点壁温差接近限值时，应停止升温、升压。
四是汽轮机方面。（1）当汽缸温度小于180℃时，在燃气轮机启动前启动真空泵；（1）当冷凝器的真空达到-60 kPa时，锅炉起压后（0．12MPa）即可开启旁路，关闭向空排气阀。通过旁路阀开度控制主蒸汽压力，使其维持在较低水平，能够满足轴封供汽要求即可，以增加蒸汽流量，增强暖管效果。（3）尽早开启主蒸汽门前疏水进行主蒸汽阀门前管道暖管，当高压旁路前主蒸汽的压力达到1．6MPa且温度达到260℃以上时，可以进行冲转。适当减低汽轮机冲转参数可增大汽轮机进汽流量，提高暖缸效果，同时可增大调门开度，使调阀处于更好的线性区域。
2.2 优化燃气轮机清吹时间
在原设计方案中，燃气轮机的启动时间为15.00 min。某A发电公司的技术人员多次与通用电气技术人员进行论证，对清吹容积、清吹流量、清吹倍率进行了重新核算，按5倍的清吹倍率计算出的清吹时间应为8．77min，考虑一定的安全裕量，确定优化后的清吹时间为10．00min。
3 启动过程的分析
在优化启动过程中，适当地减小了汽轮机的冲击参数，提高了汽轮机的流量，提高了温缸的效果。
3.1 高压缸缸温和缸胀
在启动过程中，高压缸上下缸温差不大于39℃，符合机组安全运行的要求，汽轮机的差速膨胀保持在-4.0mm和5.5mm的安全范围内，波动很小，总膨胀满足安全运行的要求。
3.2 汽轮机振动情况
汽轮机振动是影响机组安全运行的重要因素，在机组启动过程中，汽轮机轴振小于0．010mm，瓦振小于0．055mm，完全满足机组安全生产要求。
4 结论
根据本文的计算结果，实际运行机组修改了汽轮机运行规程，将启动于热状态的转子调节级的金属温度调整为350℃，为每次启动节省了100个rain。通过改进启动方式，每年可增加电厂非常大的经济效益。
参考文献：
[1]赵涵.9E联合循环发电机组快速启动优化分析[J].华电技术，2016，（z1）：33-35.
[2]丁阳俊.汽轮机启动过程优化研究[D].浙江大学，2015.
论文作者:耿晓明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/1
标签：燃气轮机论文; 汽轮机论文; 机组论文; 蒸汽论文; 负荷论文; 锅炉论文; 汽包论文; 《电力设备》2018年第11期论文;