燃气 -蒸汽联合循环机组运行经验总结

燃气 -蒸汽联合循环机组运行经验总结

王博

江苏大唐国际金坛热电有限责任公司 江苏省常州市 213200

燃气—蒸汽联合循环具有效率高、环保性能好、自动化程度高、运行可靠性高、运行方式灵活等特点，是当今世界最受青睐的发电技术之一。近年来，国家大力发展燃气发电机组，以江苏为例，2020年全省已有大小燃气发电企业39家，燃机数量共计83台，因其启停迅速、负荷调节速度快的特点在电网调峰起到至关重要的作用，已在发电企业中牢牢占据一席之地。本文以金坛热电公司燃气—蒸汽联合循环机组为例，简单总结一下机组启停操作及运行经验。

金坛热电公司燃气—蒸汽联合循环机组装机容量为436MW/套，燃机本体为GE公司提供的9FB机型，型号为PG9371FB，简单循环机组出力为294.16MW（设计工况）。燃机由一台18级的轴流式压气机、一个由18个低NOX燃烧器组成的燃烧系统、一台3级透平和有关辅助系统组成。汽轮机为国内首台引进GE公司A650型汽轮机进行优化设计的改进型，型号为LC110/N160-15.68/1.44/0.42，三压、再热、反动式、抽凝、轴向排汽汽轮机，汽轮机采用低位布置，分高压缸、中低压合缸，通流部分由高压27级、中压12级、低压6级压力级组成。余热锅炉型号为MHDB- PG9371FB-Q1，由东方菱日锅炉有限公司生产。燃机出口不设置旁通烟道，余热炉进口烟道膨胀节直接与燃机扩散段法兰相连。露天布置，无补燃、自然循环，卧式炉型。锅炉具有高、中、低三个压力系统，一次中间再热。过热、再热汽温采用喷水调节。燃气—蒸汽联合循环机组的主要工艺流程：天然气在燃气轮机内直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，燃烧产生的高温尾气通过余热锅炉，加热锅炉给水，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电。

启动过程简述

燃机GE的9FB燃气轮机在机组启停过程中已实现了完全的自动控制，当燃机满足启动条件Start Check完成后，从点击Auto Start发启动令、高盘清吹、降速点火、暖机、升速、起励建压，只需要30分钟左右，全程无需任何操作及干预，在此过程中需加强对程序进行的正确性及燃机振动、分散度、燃烧脉动的监视。满速检查正常后即可进行并网。并网后在清吹温度上升满足条件后，及时切除D5（扩散燃烧）燃烧器，这样可以减少燃烧脉动，降低燃烧产生的氮氧化物浓度，减少启动过程中环保参数超标时间。燃机并网后带负荷速度主要受联合循环中蒸汽轮机的制约，在冷态启动过程中，燃机并网后大约有1.5小时维持30MW—50MW运行，等待锅炉升温升压，满足冲转参数，汽水品质合格后蒸汽轮机冲转、并网、暖机。当蒸汽轮机暖机完成后，联合循环机组即可以设定的负荷变化率进行升负荷至额定出力。在升负荷过程中需要注意的是不能在燃烧模式切换点附近停留，避免燃烧模式由6.2向6.3进行切换时GT排烟温度迅速升高约100℃，此时汽机负荷提升速度较慢，过热器、再热器中蒸汽流量较少，不足以完全吸收进入余热锅炉内的热量，会导致蒸汽温度迅速上升超温，而且气温的升高也造成汽轮机热应力的增大。此时应提高给水泵频率，增加减温水量并提高汽机负荷增加蒸汽流量来抑制气温的升高。另外冷态启动过程中燃机并网后待IGV关小至最小角度后，迅速投入温匹控制，降低燃机排烟温度，防止锅炉升温升压速度超限，汽机并网后以一定的速率升高燃机排烟温度，防止蒸汽温度上升过快造成汽机胀差及应力超限。热态启动过程中因汽轮机缸温较高，冲转参数相应提高，在燃机并网后无需投入温匹降低排烟温度。在冲转参数满足条件、全面检查后应迅速冲转、并网，防止蒸汽在旁路系统循环过程中持续吸热造成主蒸汽压力过高而无调节手段。

停机过程简述:

联合循环机组的停运过程相对比较简单，从满负荷至零、发电机解列总耗时约30分钟，燃机在0—100%负荷之间的燃烧都非常稳定，停机过程首先降低燃机负荷，降低余热锅炉热量，调整汽机旁路系统，蒸汽轮机负荷随之下降，当燃机负荷降至40MW、汽机负荷降至60MW时，燃机、汽机均可采取“Auto Stop”方式停机，即可自动降负荷至零、发电机与电网解列、燃机降速、熄火、盘车自动投运。在停运过程中应注意汽机旁路系统的调节，锅炉水位及蒸汽温度调节，防止水位波动过大及蒸汽温度降低过快造成汽轮机进冷气、冷水。

日常运行工作：

一、在日常运行中，燃气—蒸汽联合循环机组需重点监视的有：

1、燃气轮机空气进气系统，进口空气质量和纯净度是有效的运行燃气轮机，提高燃气轮机的性能和可靠性的前提。主要监视进气滤差压，春季的柳絮、初夏的梅雨、秋冬季的雾霾等对进气滤差压影响较大，应定期投入进气滤反吹，压差增加利用停机时间进行检查清理。备用机组在启动前需提前反吹一次，防止机组停机较久，积累灰尘结块。

2、压气机进口可转导叶系统，在燃气轮机联合循环运行中，通过调节进口可转导叶的开度，调节燃气轮机的排气温度，实现IGV温度控制，以满足联合循环变工况时余热锅炉的温度要求，提高联合循环机组变工况的经济性。主要监视IGV指令与反馈的一致性以及IGV动作的正确性。

3、冷却和密封空气系，该系统从压气机抽出适量的空气，向燃气轮机转子和静子的各个部件提供必需的冷却空气，防止在正常运行过程中零部件过热，并防止压气机喘振。主要监视各风机运行状态、压力开关及冷却部位温度情况。

4、通风和加热系统，该系统是燃气轮机各间室保持在固定温度范围内，并提供了稀释泄露的烟气和燃料气等气体的功能，并且连续吹扫掉积聚在室内的泄露气体，同时保持气缸四周温度均衡，有助于维持燃气轮机动静叶间隙的作用。主要监视各风机运行状态、压力开关及各部位温度情况。

5、危险气体监测系统，燃气轮机配备的发电机为氢冷发电机，天然气和氢气同属易燃易爆气体，这些气体一旦泄露并继续在周围环境中，将极为可能酿成燃烧、爆炸等恶性事故。燃气轮机透平间、气体燃料小室、发电机集电器间分别装设了危险气体探头，一旦达到保护值通过系统引发相应保护动作。主要监视各区域危险气体探头数值。

二、主要进行的操作：

1、燃机各风机、油泵的定期切换，为保证备用设备可靠需定期进行轮换运行，在切换过程中重点监视各风压、油压开关的动作情况。

2、燃机水洗，燃机运行一段时间后，压气机通流部件上会积存少量的干性和湿性污染物，使压气机通流部件面积减少，造成燃气轮机性能下降。为了恢复性能，要求定期对通流部件进行清洁。燃机水洗通常分为在线水洗和离线水洗，在线水洗可在不停机的状态下完成，离线水洗在停机状态下进行，清洗效果好，故一般采用离线水洗。水洗后要进行足够 时间的高盘甩干和点火烘干，以去除和烘干积水。

机组常见故障

1、在机组启动过程中，分散度大导致启动失败，一般原因为水洗甩干后部分位置可能存在积水，燃机高速转动以后将燃机底部积水带起，然后积水到达温度测点附近，引起部分测点温度低，燃机分散度高，触发燃机自动停机。另外国产与原厂排气温度热电偶性能上存在差异及探头插入尺寸存在细微偏差都可能导致启动过程中个别热电偶产生偏差，造成分散度大。

2、启动过程中IGV指令与反馈偏差大造成启动失败，主要原因为伺服阀动作不正常所致，应重点检查伺服阀本体及液压油油温、油质及IGV控制阀前滤网情况进行综合分析。

3、风机滤网脏造成风机出力降低，风机风压开关、油系统油压开关故障导致设备不正常倒换。

以上是我个人的一些经验，希望能给从事燃机电厂运行工作人员提供一些借鉴和帮助。