（青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司 山东青岛 266100）
摘要：本文通过某工程Alstom GT26 机组，研究了新建联合循环机组无外来汽源，不设置启动锅炉机组启动的可行性，并且对机组启动过程进行了探讨。
关键词: 联合循环机组，Alstom GT26燃气轮机，启动锅炉，机组启动
1、项目背景
随着燃气轮机单机功率和热效率的提高，燃气-蒸汽联合循环机组逐渐成熟，再加上世界范围内天然气能源的进一步开发，燃气-蒸汽联合循环在世界能源系统中的地位越来越重要，目前，联合循环的热效率已超过55%。另外，燃气-蒸汽联合循环机组占地面积小，环保效果好，安装周期短，运行灵活可靠，具有广泛的应用前景。
某项目燃气-蒸汽联合循环机组选用四台Alstom GT26燃气轮机，四台Alstom生产的余热锅炉，两台Alstom生产的300MW级汽轮机，全厂采用两组二拖一多轴布置，全厂总出力约为1500MW。机组主燃料为天然气，备用燃料为轻油，项目地处中东地区，机组长期带基本负荷运行。项目远离城镇及其他工业企业，周边没有外来辅助蒸汽供应，启动蒸汽需要机组自身供应。
2、启动蒸汽的作用
对于联合循环机组，为了确保余热锅炉、蒸汽轮机组设备安全以及满足工艺的要求，在机组启动过程中需要使用蒸汽，不同配置的机组启动蒸汽作用基本相同。大多数联合循环机组在启动时是利用SFC向发电机提供频率变动的交流电源，发电机以同步电机运行，以启动燃气轮机。此时，启动蒸汽具有以下作用[1]：
（1）为蒸汽轮机低压缸叶片提供冷却用汽。对于单轴布置的联合循环机组，由于燃气轮机、蒸汽轮机和发电机同轴布置，机组启动时燃气轮机先启动，同时带动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机在空转时会产生大量的鼓风热量，由于燃气轮机和蒸汽轮机是同轴布置的，在燃气轮机刚启动时，余热锅炉尚未能产生出进入汽轮机的合格蒸汽，因此汽轮机必须先由辅助蒸汽来冷却低压缸。
（2）为蒸汽轮机提供轴封蒸汽。汽轮机冲转前，应先向轴封供汽，然后抽真空，以防止大量冷空气从轴封段被吸入蒸汽轮机内，造成工质损失，恶化运行环境，引起润滑油质恶化，破坏真空。根据蒸汽轮机的金属温度不同，投入的轴封蒸汽参数也不相同。
（3）为余热锅炉提供给水加热和除氧用蒸汽。其目的是加热给水，缩短锅炉冷态启动时间，并将水中的气体排出，降低给水含氧量。通常，在机组启动时为了保证机组的启动速度和保护受热面，采用启动蒸汽加热锅炉给水。
（4）为余热锅炉的首次启动提供酸洗、碱洗加热蒸汽。为了除去余热锅炉内部的油污、浮锈等杂质，保证余热锅炉运行中热量正常传递，防止余热锅炉表面结露，需要在首次启动时，向余热锅炉供给一定温度的除盐水用于水压试验和清洗。除盐水加热蒸汽来源为启动辅助蒸汽。
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本联合循环项目机组配置为二拖一多轴布置，机组是通过静态启动装置（Static Starting Device）启动燃气轮机。相对于单轴布置，燃气轮机与蒸汽轮机分轴布置，蒸汽轮机并不需要随转，因此蒸汽轮机不需要低压缸冷却用汽。多轴机组启动蒸汽的作用主要有以下几方面：（1）为蒸汽轮机提供轴封蒸汽；（2）为余热锅炉提供给水加热和除氧器除氧用蒸汽；（3）为余热锅炉的首次启动提供酸洗、碱洗加热蒸汽。
3、不设置启动锅炉启动方案
本项目机组带基本负荷运行，机组启停次数少。启动锅炉仅在第一台机组启动时投入运行，电厂正常运行后就不在使用，初始投资与使用价值不成比例。如果能取消启动锅炉，则能节省可观的初始投资。取消启动锅炉，需要解决启动时的轴封供气，除氧器加热用汽，酸洗、碱洗加热蒸汽来源问题。
（1）机组启动汽轮机轴封用汽
可以利用余热锅炉启动过程中产生的高压蒸汽，减温减压到合适的参数，为汽轮机提供轴封用汽。
从高压蒸汽管道来的高压主蒸汽首先经过轴封蒸汽阀门站调节压力至满足汽轮机要求的压力参数，然后经过喷水减温装置调节温度，减温水来自于凝结水系统。经过减温减压后的蒸汽进入均压箱后分配至各级轴封系统。
由于燃机启动时排气参数较低，余热锅炉产生的蒸汽参数范围变化较大，这就要求减温减压装置安全可靠并且具有灵活的调节范围。当机组启动初期余热锅炉高压蒸汽参数较低时，可以全开调节阀，不经过减温直接进入均压箱；当高压蒸汽参数较高时进行减温减压调节。
（2）余热锅炉给水加热和除氧器加热用蒸汽
常规联合循环机组通常采用整体式除氧器，即余热锅炉低压汽包与除氧器合并，每台余热锅炉一台单独的除氧器。本项目联合循环二拖一机组常规机组不同，两台余热锅炉共用一台除氧器。除氧器采用真空除氧，除氧器运行压力低于大气压，加热热源为来自余热锅炉的热水，除氧器加热系统。
本项目除氧器工作压力0.03-0.07MPa，工作温度70-90℃，加热热源来自余热锅炉热水。如图所示，机组启动时，预热器再循环泵运行，来自除氧器的给水在余热锅炉给水预热器（余热锅炉末级受热面）中被来自燃机的烟气加热，热水进入除氧器的除氧头与进入除氧器的凝结水混合除氧。启动过程中此过程循环运行，直至到达除氧器设计温度、压力，给水含氧量满足机组要求。
（3）余热锅炉碱洗、酸洗加热用汽
新建锅炉需要碱洗，目的是为了清除锅炉在制造安装过程中，制造厂涂覆在内部的防锈剂及安装时沾染的油污等附着物，给下一步酸洗创造有利条件。锅炉酸洗主要是采用酸性溶液清洗掉新建锅炉受热面上的氧化铁等杂质和锅炉运行后受热面上积节的水垢，保证锅炉运行中热量正常的传递，从而达到安全和节约能源的目的。为保证清洗效果，一般需要将清洗液加热到40-140℃，具体根据清洗液的种类而定。
对于余热锅炉的碱洗和酸洗，清洗剂一般是等炉水达到要求的温度后开始注入，因此，可以利用燃机烟气本身的热量加热炉水来进行加热。但此过程需等到汽轮机具备启动条件后才能进行，所以会对机组调试进度造成一定的影响。
4、不设置启动锅炉对机组启动的影响
基于以上分析机组启动汽轮机轴封用汽可以由余热锅炉产生的高压蒸汽经过减温减压调节后供给；除氧器及给水加热热源由为余热锅炉预热器加热后的热水；余热锅炉碱洗、酸洗加热用汽可由燃机产生的烟气经余热锅炉自身加热代替。
由于余热锅炉启动初期无法产生合格的满足轴封要求的蒸汽参数，因此需要排放掉一部分蒸汽，延长了余热锅炉的启动时间；除氧器没有预先进行加热，除氧水箱水温较低，导致余热锅炉汽包初始温度较低，锅炉升负荷时汽包上下壁温容易加大[3]，限制了锅炉升温升压的时间，延长了机组启动时间；机组不设置启动锅炉，余热锅炉的碱洗、酸洗需要等汽轮机满足启动条件后才能进行，延长了机组整体调试时间。
由于本项目机组长期带基本负荷运行，机组启停次数少，业主对机组启动时间无特殊要求。启动锅炉仅在第一台机组启动时使用，使用价值及投资不匹配，并且考虑到本项目场地布置及其紧张，经综合考虑分析，本项目不设置余热锅炉。
5、结论
（1）在本项目新建GT26二拖一多轴联合循环机组中，启动锅炉主要作用是提供汽轮机启动时轴封用汽；提供除氧器及给水加热用汽；提供调试期间锅炉碱洗、酸洗用汽。
（2）本项目汽轮机启动轴封用汽由余热锅炉启动时产生的高压主蒸汽减温减压提供；除氧器加热热源由余热锅炉预热器产生；锅炉碱洗、酸洗加热可由烟气直接加热炉水。
（3）联合循环不设置启动锅炉会延长机组启动时间，影响机组整体调试进度。
（4）本项目机组长期带基本负荷运行，机组启停次数少，业主对机组启动时间无特殊要求。经技术经济比较，综合考虑本项目不设置启动锅炉。
参考文献
[1] 马悦. F级联合循环电站不设置启动锅炉的可行性分析，热力发电 2013.8
[2] 候国威. 新建火电厂无外来蒸汽而不设启动锅炉的启动研究，中国电力 2008.7
【作者简介】
许 红，青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司热机工程师。
论文作者:许红
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/12
标签：锅炉论文; 蒸汽论文; 机组论文; 余热论文; 轮机论文; 汽轮机论文; 燃气轮机论文; 《电力设备》2016年第14期论文;