GE 9F燃?xì)廨啓C(jī)IBH系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)踐

沈琦明

摘 要：美國(guó)通用公司（GE）9F燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣加熱系統(tǒng)（IBH）有防冰、預(yù)混燃燒等多種作用。IBH系統(tǒng)的合理開度，將直接影響壓氣機(jī)的效率，進(jìn)而影響整個(gè)熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與安全性。尤其是在目前，我國(guó)電網(wǎng)裝機(jī)容量普遍過(guò)剩的情況下，如何在非滿負(fù)荷工況下，進(jìn)行合理運(yùn)行調(diào)節(jié)IBH系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)更高效的機(jī)組運(yùn)行，成為了各大燃?xì)鈾C(jī)組企業(yè)共同的研究方向。因此，本文結(jié)合江蘇華電望亭發(fā)電廠的運(yùn)行實(shí)踐，對(duì)9F燃?xì)鈾C(jī)組IBH的運(yùn)行進(jìn)行探討，為9F機(jī)組的進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)行提供參考。

關(guān)鍵詞：GE 9F燃?xì)廨啓C(jī) IBH 經(jīng)濟(jì)性 安全性

中圖分類號(hào)：TK478 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（c）-0010-02

望亭發(fā)電廠是一家擁有歷史悠久的發(fā)電企業(yè)。2005年，配合國(guó)家“西氣東輸”工程建成2臺(tái)39萬(wàn)kW9F級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。其機(jī)型采用美國(guó)通用公司（下文簡(jiǎn)稱GE）的PG9351FA型燃?xì)廨啓C(jī)、D10型蒸汽輪機(jī)和390H型發(fā)電機(jī)，單軸室內(nèi)布置。GE 9F燃?xì)廨啓C(jī)是目前引進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組中比較常見的類型。其進(jìn)氣加熱系統(tǒng)（IBH）主要作用包括。

（1）在環(huán)境溫度較低時(shí)，將部分壓氣機(jī)排氣循環(huán)至壓氣機(jī)進(jìn)口。從而防止由于低溫造成壓氣機(jī)進(jìn)口處結(jié)冰。

（2）在帶有DLN2.0+燃料噴嘴的9F燃?xì)廨啓C(jī)中，IBH系統(tǒng)還具有防喘及擴(kuò)展DLN2.0+燃燒室預(yù)混燃燒方式的作用[1]。這主要是因?yàn)镚E生產(chǎn)的燃機(jī)，普遍設(shè)置了10%的通流余量以防止喘振發(fā)生。而再增加IBH的循環(huán)流量后，使機(jī)組的壓氣機(jī)喘振余量達(dá)12%。這就會(huì)影響燃機(jī)的在低符合運(yùn)行時(shí)的功率和效率。此外，當(dāng)IBH故障造成開度過(guò)大時(shí)，還可能影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

1 GE 9F機(jī)組抽氣加熱系統(tǒng)簡(jiǎn)介

GE 9F級(jí)機(jī)組的抽氣加熱系統(tǒng)主要設(shè)備有：進(jìn)氣加熱控制閥（IBH）、手動(dòng)隔離閥、各類傳感器及控制回路組成。抽氣加熱系統(tǒng)的工作原理就是從壓氣機(jī)排氣缸中，抽出一部分高溫高壓空氣。引入安裝在進(jìn)口消音器下游的加熱管道，對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)口空氣進(jìn)行加熱，并通過(guò)一個(gè)手動(dòng)隔離閥和氣控調(diào)節(jié)閥對(duì)引入流量進(jìn)行控制，如圖1所示。

2 IBH經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)踐

在實(shí)際機(jī)組運(yùn)行中，為保證壓氣機(jī)的壓比不超過(guò)臨界極限值。GE 9F機(jī)組配套的MK VI控制系統(tǒng)，會(huì)自動(dòng)計(jì)算出一個(gè)控制IBH開度的壓氣機(jī)運(yùn)行保護(hù)基準(zhǔn)；而為了擴(kuò)展預(yù)混燃燒方式提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，MK VI系統(tǒng)會(huì)通過(guò)壓氣機(jī)流量及進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）開度另外計(jì)算出一個(gè)控制IBH開度的預(yù)混燃燒方式擴(kuò)展基準(zhǔn)。IBH實(shí)際的開度就是根據(jù)這兩個(gè)基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，再取兩者中的較大值作為開度基準(zhǔn)。以實(shí)現(xiàn)在保證機(jī)組安全的前提下盡量提高其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。這也是運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)IBH經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。

3 進(jìn)氣加熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)IBH作用和開度設(shè)置機(jī)理，其在機(jī)組啟停過(guò)程中的具體動(dòng)作如下。

（1）在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，隨著IGV的角度逐漸增大，進(jìn)氣加熱控制閥IBH在進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉IGV開度大于42°時(shí)，且轉(zhuǎn)速大于95%時(shí)打開，到IGV開度大于63°時(shí)關(guān)閉，此時(shí)的機(jī)組負(fù)荷約為265MW（環(huán)境溫度23℃）。

（2）在機(jī)組停用過(guò)程中，隨著IGV的角度逐漸減小，IBH在IGV的角度為58.5°打開，此時(shí)的機(jī)組負(fù)荷約為285MW（環(huán)境溫度23℃），當(dāng)轉(zhuǎn)速小于95%時(shí)關(guān)閉[2]。

但在機(jī)組日常運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)荷從滿負(fù)荷減至280MW時(shí)，隨著燃?xì)廨啓C(jī)出力的降低，蒸汽輪機(jī)出力隨著降低，而蒸汽輪機(jī)出力的減少滯后于燃?xì)廨啓C(jī)。但總負(fù)荷必然等于燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷加上蒸汽輪機(jī)負(fù)荷，于是燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)先減少再增加的特點(diǎn)。

這一特點(diǎn)表現(xiàn)在IGV上就是開度從88°關(guān)至57.5°，后開至60°，這就使IBH在IGV關(guān)至58.5°時(shí)開啟，而IGV未到過(guò)63°，IBH不關(guān)閉，只要負(fù)荷維持不變，IBH就會(huì)常開不關(guān)。

發(fā)現(xiàn)IBH開啟后不關(guān)閉的情況經(jīng)常發(fā)生在負(fù)荷設(shè)定在280MW左右。而目前江蘇地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷普遍降低的情況下，280MW是江蘇電網(wǎng)確定的9F單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組正常最低負(fù)荷。因此，本機(jī)組在投運(yùn)后，約有55%左右的時(shí)間，都運(yùn)行在這個(gè)負(fù)荷段上，這導(dǎo)致IBH開啟，再循環(huán)量增加從而造成壓氣機(jī)效率的下降。而眾所周知，對(duì)于燃?xì)鈾C(jī)組來(lái)說(shuō)，壓氣機(jī)的耗能約占整個(gè)機(jī)組耗能的2/3。因此，如何在低負(fù)荷階段防止IBH打開，直接關(guān)系到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

為了防止以上情況的出現(xiàn)，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐后形成以下的節(jié)能方法。具體是在夏季時(shí)，負(fù)荷減至300MW或者IGV開度小于59.5°后不要立即進(jìn)行減負(fù)荷，先使負(fù)荷穩(wěn)定5～15min，再減負(fù)荷至280MW，維持IGV開度不小于59°。當(dāng)然在冬季時(shí)，由于環(huán)境溫度低，IBH開啟工作的最低負(fù)荷點(diǎn)還要上移。

總之，在265～295MW的負(fù)荷區(qū)間要注意監(jiān)視IBH的工況，加負(fù)荷要快速，減負(fù)荷要緩慢。

4 結(jié)語(yǔ)

作為引進(jìn)型機(jī)組，在原始設(shè)計(jì)上肯定是以引進(jìn)國(guó)自身的國(guó)情工況設(shè)計(jì)的。在引進(jìn)后，如何能夠發(fā)揮先進(jìn)機(jī)組應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)水平，則需要更多實(shí)踐的論證。本文通過(guò)不斷嘗試，找到了在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，通過(guò)運(yùn)行調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單變化實(shí)現(xiàn)IBH經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，具有一定實(shí)踐意義，值得同類型機(jī)組學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙麗娟.論P(yáng)G9351FA燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣加熱系統(tǒng)[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2006，19（4）：15-19.

[2] 俞立凡，馮宜.9F燃機(jī)進(jìn)氣加熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性初探[J].電力建設(shè)，2008，29（9）：42-45.endprint