摘要：汽水系统是联合循环电厂最重要的系统，关系到电厂运行经济、灵活、可靠，本文以某“六拖一”联合循环电厂为例，介绍联合循环电厂汽水系统的配置和优化，为同类型机组提供参考。
关键词：“六拖一”；联合循环；双压；汽水系统；旁路；优化；
0 引言
燃气-蒸汽联合循环电厂一般由燃气轮机、余热锅炉、汽轮机等组成，燃料可为天然气、低热值合成气和燃油等。联合循环发电机组按轴系布置分为单轴和多轴布置，多轴布置又可分为“一拖一”、“多拖一”等。
1）“一拖一”：1台燃气轮机配置1台余热锅炉，所产蒸汽进入1台汽轮机作功。
2）“多拖一”：2台及以上数量燃气轮机配置同样数量的余热锅炉，所产蒸汽进入1台汽轮机作功。
汽水系统是联合循环电厂最重要的系统，关系到电厂运行经济、灵活、可靠。本文以某“六拖一”燃气-蒸汽联合循环电厂为例，介绍“六拖一”联合循环电厂汽水系统的配置和优化。
1 工程概况
本工程位于巴拿马colon港。由于当地电网容量较小，要求电厂功率不高于440MW，同时电厂具有高度的灵活性和可靠性，年利用小时8000h，平均功率不低于330MW。
结合业主要求推荐采用“六拖一”配置，即6台燃机+6台余热锅炉+1台汽轮机。燃气轮机采用西门子SGT-800，汽轮机采用西门子142 MW SST-600，余热锅炉采用西门子双压立式直流炉，无补燃，同时设6台电动操作的旁路烟囱实现联合循环和单循环的切换。
余热锅炉额定工况下蒸汽参数为：
HP 流量：66t/h 温度：542℃，压力：9.4MPa。
LP流量：9.1t/h 温度：250℃，压力：0.755MPa。
本文以技术安全、运行可靠、经济合理为前提，介绍“六拖一”联合循环电厂的汽水系统的配置和优化。主要包括：除氧器、给水泵、烟温控制、蒸汽旁路和锅炉排污系统。
2 除氧器的配置和优化
本工程选用的立式直流锅炉，锅炉没有汽包和除氧器，需要独立的除氧系统，有以下方案：
1）全厂设1台除氧器，在单台机组运行时除氧器的负荷率为17%，此时除氧器出水含氧量无法满足要求，该方案技术上不适用。
2）全厂设6台除氧器，每台余热锅炉配置一个独立式除氧器，全厂需要6台95t/h的外置式除氧器，该方案技术上可行，但是设备和土建投资很高。
3）将全厂划分2个BLOCK，每个BLOCK有3台余热锅炉，设1台除氧器，除氧器出力270t/h，当只有1台锅炉在运行时除氧器的负荷为33%，能够满足出水含氧量的要求。该方案全厂设2台除氧器，设备投资大为降低同时也能保证设备运行可靠。
3 给水泵的配置和优化
本工程选用的双压立式直流锅炉，锅炉没有给水泵，因此需要设置高压给水、低压给水系统，同时由于除氧器为公用，因此给水系统有以下方案：
1）为每台锅炉设独立的给水系统，需要2*100%高压给水泵、2*100%低压给水泵，全厂共24台泵，虽然各自系统独立但是设备数量较多且管道系统的投资很高，厂用电较高，经济上不合理。
2）为BLOCK里3台锅炉设置公用给水系统，设3*50%给水泵，两运一备，高低压合泵，变频控制，低压系统取自给水泵中间抽头，全厂共6台泵，此方案既能满足系统备用要求，也能降低厂用电率，降低设备和系统投资。
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4 尾部烟气温度控制系统的配置和优化
本工程选用的立式直流锅炉额定工况排烟温度~85℃，除氧器出口处给水温度~105℃，锅炉给水需要降温以满足排烟温度的要求同时为防止锅炉尾部烟气温度过低引起受热面腐蚀，给水温度不能低于60℃。尾部烟气温度控制系统有以下方案：
1）给水再循环泵，为每台锅炉设置2*100%给水再循环，将凝汽器凝结水和除氧器出口给水直接混合以降低给水温度，通过流量调节控制尾部烟气温度，此方案全厂需设12台再循环泵及管道系统，设备投资和厂用电率较高，同时存在难以控制给水含氧量的问题。
2）凝结水换热器，在除氧器出口设置凝结水换热器和调节旁路，除氧器出口给水和凝结水换热，通过旁路调节控制给水温度不低于60℃，进而控制锅炉排烟温度。该方案全厂只需设2台板式或管式换热器，不需要增加厂用电，因此系统简单，经济合理。
5主汽和旁路系统的配置和优化
本工程为“六拖一”，联合循环电厂的余热锅炉蒸汽系统一般要设100%旁路，是为了在汽轮机故障时全部蒸汽能够经过旁路而不影响燃机运行。主汽和旁路的设计有以下方案：
1）单元制，每台锅炉的高压和低压主汽分别接至汽轮机，高压、高压100%旁路、低压、低压100%旁路，每台锅炉有4根蒸汽管道，全厂共24根蒸汽管道，该方案虽然系统独立，但是厂区管道系统非常复杂，管道投资和土建投资都很高。
2）母管制，设置高压、高压100%旁路、低压、低压100%旁路母管，厂区共4根蒸汽管道，系统可靠，不仅节省管道投资，也节省了土建投资。
6 余热锅炉排污系统的配置和优化
余热锅炉设1台扩容器，扩容器排污经工业水掺凉后输送至化学中和水池，经中和处理合格后排放。
启动冷态工况时排污参数：
流量：92m3/h，温度：100℃，压力：0.1MPa常压，冷态启动时间~2h。
水工掺凉水参数：流量：156 m3/h，温度：37℃
掺凉后排污量：250 m3/h，温度：60℃
按照招标文件要求每台炉配置2*100%排污泵，每台泵的参数为：流量：250 m3/h，压头：20m，全厂需要12台排污泵。由于全厂6台机组按照2台同时启动来设计，该系统可进一步优化，优化后方案为：将BLOCK里3台余热锅炉掺凉水池连通起来，每个BLOCK设置公用2*100%排污泵，排污泵的流量：250 m3/h，压头：20m，满足1台锅炉启动要求。
此方案优化如下：1）将排污泵数量由12台减少至4台，2）通过联通掺凉水池加大了掺凉水池容积，减少了排污泵的启停频率，使排污泵在1h内启动不超过5次，降低了对排污泵电机绝缘的要求。
7 结语
“六拖一”燃气-蒸汽联合循环由于主机设备较多，汽水系统配置有多种方案，经过技术和经济上对比，本工程最后选择的汽水系统配置技术可靠，系统简单，投资最省。
本工程汽水系统的主要优化如下：
1）全厂划分2个BLOCK，每个BLOCK有3个余热锅炉，每个BLOCK设1台公用除氧器。
2）每个BLOCK设3*50%高低压合泵的给水泵，变频控制，两运一备，低压系统取自给水泵中间抽头。
3）设置凝结水换热器和控制旁路，通过调节旁路控制给水温度进而控制余热锅炉尾部排烟温度。
4）设置母管制蒸汽和旁路系统，厂区共高压、高压100%旁路、低压、低压100%旁路4根蒸汽管道。
5）每个BLOCK设2*100%余热锅炉排污泵，将BLOCK2里3台余热锅炉扩容器的掺凉水池连通起来。
参考文献：
《燃气—蒸汽联合循环电厂设计规范》DLT 5174—2017
ASME B31.1-2012-power piping
作者简介：王西宾（1982—），男，安徽太和，工程师，长期从事火力发电、联合循环、新能源方面勘察设计工作。
论文作者:王西宾
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/18
标签：锅炉论文; 旁路论文; 系统论文; 余热论文; 全厂论文; 蒸汽论文; 电厂论文; 《基层建设》2018年第33期论文;