燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組旁路系統(tǒng)邏輯優(yōu)化

萬(wàn)志勇

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組旁路系統(tǒng)邏輯優(yōu)化

萬(wàn)志勇

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

9FA級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)中存在啟動(dòng)速度慢、經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題，分析了機(jī)組配套旁路系統(tǒng)邏輯存在的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化旁路系統(tǒng)運(yùn)行邏輯，提高了機(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性。

旁路系統(tǒng)；冷態(tài)啟動(dòng)；熱態(tài)啟動(dòng)；經(jīng)濟(jì)性；邏輯優(yōu)化

0 引言

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組具有效率高、啟停快以及無(wú)外電源啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以用作緊急備用電源和尖峰負(fù)荷機(jī)組，而且還能帶基本負(fù)荷和中間負(fù)荷，特別適合用于調(diào)峰。

某公司2套390 MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組為美國(guó)GE公司9FA型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，日常作為調(diào)峰機(jī)組，啟動(dòng)方式基本為熱態(tài)啟動(dòng)。但隨著運(yùn)行方式的改變以及受機(jī)組臨時(shí)檢修等因素影響，不可避免地存在冷態(tài)啟動(dòng)的機(jī)會(huì)。該型機(jī)組在啟動(dòng)中存在啟動(dòng)速度慢、經(jīng)濟(jì)性差的特點(diǎn)，需要對(duì)旁路系統(tǒng)進(jìn)行邏輯優(yōu)化，以提高機(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性。

1 旁路系統(tǒng)存在的問(wèn)題

9FA燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組旁路系統(tǒng)由高、中、低壓旁路三級(jí)并聯(lián)組成，在啟、停機(jī)及甩負(fù)荷時(shí)各自將高、中、低壓過(guò)熱器中的蒸汽導(dǎo)入凝汽器。

高、中、低壓旁路系統(tǒng)在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)就投入自動(dòng)。高壓旁路(以下簡(jiǎn)稱高旁)的壓力設(shè)定值有2個(gè)：一個(gè)是主蒸汽壓力達(dá)到3.900 MPa(最小工作壓力)；另一個(gè)是當(dāng)滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、汽輪機(jī)未跳閘及入口壓力控制(IPC)投入時(shí)，其定值為當(dāng)時(shí)的主蒸汽壓力+0.350 MPa。中壓旁路(以下簡(jiǎn)稱中旁)的壓力設(shè)定值是中壓主蒸汽壓力達(dá)2.300 MPa。低壓旁路(以下簡(jiǎn)稱低旁)的壓力設(shè)定值有2個(gè)：冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，投“壓力設(shè)定”鍵，低旁壓力設(shè)定值為低壓主蒸汽壓力0.240 MPa；熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，低旁壓力設(shè)定值為低壓主蒸汽壓力0.395 MPa。

冷態(tài)和熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)存在的主要問(wèn)題：冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，旁路長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，經(jīng)濟(jì)性差；熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，由于溫度高、壓力高，為了維持進(jìn)口壓力在3.900 MPa需開(kāi)大旁路，大量蒸汽進(jìn)入凝汽器，造成浪費(fèi)。若解除旁路自動(dòng)，手動(dòng)關(guān)閉旁路，控制失當(dāng)時(shí)會(huì)造成汽包升壓速率及汽包壁上下溫差超過(guò)限值，影響安全性。

從表1可以看出，旁路投用正確與否對(duì)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間以及汽包金屬應(yīng)力都有很大的影響。

2 旁路系統(tǒng)邏輯分析及修改

高、中、低壓旁路三級(jí)并聯(lián)，將過(guò)熱器中的蒸汽排至凝汽器，在機(jī)組啟動(dòng)初期能夠加強(qiáng)疏水，提升余熱鍋爐及主蒸汽管道暖管速度，縮短啟動(dòng)時(shí)間并回收工質(zhì)，匹配汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)缸溫。

2.1 旁路系統(tǒng)邏輯合理性分析

以高旁為例，高旁的動(dòng)作值有2個(gè)：一個(gè)是主蒸汽壓力達(dá)到3.900 MPa(最低值)；另一個(gè)是當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、汽輪機(jī)未跳閘及IPC投入時(shí)，定值為當(dāng)時(shí)主蒸汽壓力+0.350 MPa。也就是時(shí)說(shuō)，無(wú)論機(jī)組是冷態(tài)啟動(dòng)還是熱態(tài)啟動(dòng)，啟動(dòng)初期，高旁壓力自動(dòng)定值為3.900 MPa, 達(dá)到這個(gè)壓力旁路就打開(kāi)，未達(dá)到就關(guān)閉。只有在機(jī)組進(jìn)汽結(jié)束、IPC投入后，高旁定值才變?yōu)楫?dāng)時(shí)的主蒸汽壓力+0.350 MPa。

這樣設(shè)計(jì)存在不合理性，熱態(tài)啟動(dòng)中汽輪機(jī)和余熱鍋爐均保持較高溫度，燃?xì)廨啓C(jī)為了匹配沖轉(zhuǎn)缸溫，采取的排煙溫度設(shè)定邏輯是汽輪機(jī)高壓缸上部溫度+100 ℃且≤565 ℃。由于溫度高、壓力高，旁路為了維持進(jìn)口壓力在3.900 MPa，逐步開(kāi)大旁路直至開(kāi)足，由于余熱鍋爐暖爐已經(jīng)結(jié)束，大量寶貴的蒸汽進(jìn)入凝汽器，造成浪費(fèi)。

在冷態(tài)啟動(dòng)中，汽輪機(jī)和余熱鍋爐溫度均比低，為保證余熱鍋爐加熱的最小溫度，燃?xì)廨啓C(jī)排煙溫度設(shè)定為371 ℃。由于溫度低、加熱量很小，余熱鍋爐經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間暖爐后汽包壓力仍然很低，高旁因?yàn)?.900 MPa的壓力定值長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，造成啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性差。

表1 旁路投用參數(shù)

2.2 旁路系統(tǒng)邏輯修改思路

通過(guò)上述分析，提出旁路系統(tǒng)邏輯修改思路，以適應(yīng)冷、溫、熱3種不同狀態(tài)的啟機(jī)過(guò)程。為保證冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的余熱鍋爐及高、中、低壓主蒸汽管路的暖爐暖管效果，保留高旁最小壓力定值3.900 MPa,當(dāng)暖爐結(jié)束(以高壓汽包下壁溫度>250 ℃及上、下壁溫差<10 ℃為判斷依據(jù))時(shí)，根據(jù)當(dāng)時(shí)的主蒸汽溫度，參考汽包溫升速率逐步提升主蒸汽壓力至6.500 MPa，并持續(xù)進(jìn)行暖機(jī)。

中旁壓力定值維持不變，為提高機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)中壓系統(tǒng)的效率，增加邏輯為：IPC投入后，中旁壓力設(shè)定值按一定升速率提高至2.450 MPa。

為提高機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)低壓系統(tǒng)的效率，保留低壓旁路壓力設(shè)定值0.395 MPa一值，去除0.240 MPa一值。

3 邏輯優(yōu)化

3.1 高旁減壓閥

高旁減壓閥自動(dòng)定值邏輯修改為3個(gè)值。

定值1：最小定值為3.900 MPa。

定值2：當(dāng)同時(shí)滿足主蒸汽壓力>3.800 MPa滿5 min、高壓主蒸汽溫度>445 ℃條件時(shí)，高旁自動(dòng)定值為汽包壓力+0.350 MPa，最大至6.500 MPa。

定值3：當(dāng)滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、汽輪機(jī)未跳閘、IPC投入時(shí)，定值為當(dāng)時(shí)的主蒸汽壓力+0.350 MPa。

定值的升速率為0.240 MPa/min，定值的降速率沒(méi)限制。

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)：旁路減壓閥自動(dòng)定值為暖機(jī)結(jié)束時(shí)的主蒸汽壓力(最小3.900 MPa)；當(dāng)滿足定值2條件后定值為主蒸汽壓力+0.350 MPa，最大至6.500 MPa；當(dāng)IPC投入后定值為當(dāng)時(shí)的主蒸汽壓力+0.350 MPa，最大至10.400 MPa；定值的升速率最大為0.240 MPa/min。

機(jī)組停機(jī)時(shí)：高旁減壓閥自動(dòng)定值為當(dāng)時(shí)的主蒸汽壓力+0.350 MPa；當(dāng)出現(xiàn)IPC自動(dòng)退出、汽輪機(jī)跳閘或發(fā)電機(jī)解列任一條件時(shí)，定值為當(dāng)時(shí)的主蒸汽壓力。

中壓過(guò)熱器出口調(diào)節(jié)閥：自動(dòng)壓力定值改為固定值2.300 MPa。

3.2 中旁減壓閥

中旁減壓閥自動(dòng)定值改為2個(gè)值。

定值1：最小定值為2.300 MPa。

定值2：當(dāng)中壓過(guò)熱器出口調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)或汽輪機(jī)未跳閘IPC投入時(shí)，定值為2.450 MPa。

定值1變到定值2時(shí)，定值升速率為0.018 MPa/min。

3.3 低旁減壓閥

低旁減壓閥去除“壓力設(shè)定”按鈕，旁路自動(dòng)投入后只用一個(gè)固定壓力0.395 MPa。

3.4 高、中、低旁減溫閥

去除其他保護(hù)，增加旁路減壓閥投自動(dòng)時(shí)旁路減溫電動(dòng)隔離閥自開(kāi)；增設(shè)高、中旁后溫度≥170 ℃(低旁后溫度≥130 ℃)時(shí)，旁路減溫電動(dòng)隔離閥自開(kāi)和旁路減溫閥自開(kāi)至90%以上；正常運(yùn)行旁路減溫閥投自動(dòng)時(shí)，開(kāi)度指令為1.6倍減壓閥開(kāi)度指令+11%，減壓閥最小開(kāi)度指令為-5%，減溫閥最小開(kāi)度指令為3%。

3.5 其他

(1)高、中、低旁減壓閥、減溫閥在燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火前投入自動(dòng)，破壞真空前減壓閥退出自動(dòng)。

(2)中壓并汽時(shí)，將中壓過(guò)熱器出口調(diào)節(jié)閥投入自動(dòng)即可。

(3)機(jī)組運(yùn)行中退出IPC時(shí)應(yīng)先退出高旁減壓閥自動(dòng)。

在進(jìn)行運(yùn)行邏輯修改及操作票優(yōu)化后，無(wú)論熱態(tài)啟動(dòng)還是冷態(tài)啟動(dòng)，均能達(dá)到安全快速暖爐升壓，旁路系統(tǒng)自動(dòng)投用率達(dá)100%，大大提高了機(jī)組啟動(dòng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

9FA級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組配套旁路系統(tǒng)原有邏輯難以適應(yīng)各種情況下的機(jī)組啟動(dòng)，通過(guò)修改旁路系統(tǒng)邏輯，優(yōu)化了啟動(dòng)過(guò)程，無(wú)論熱態(tài)啟動(dòng)還是冷態(tài)啟動(dòng)，均能保證安全快速暖爐升壓，旁路系統(tǒng)自動(dòng)投用率達(dá)100%，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。

(本文責(zé)編：劉芳)

2017-05-22；

2017-06-30

TM 621

B

1674-1951(2017)07-0062-02

萬(wàn)志勇(1975—)，男，江蘇常州人，助理工程師，從事燃機(jī)運(yùn)行管理工作(E-mail:1064551436@qq.com)。