燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組冷態(tài)啟動優(yōu)化分析

呂勇軍

（廣州發(fā)展寶珠能源站有限公司，廣東 廣州 510900）

0 引言

在城市建設發(fā)展的背景下環(huán)境問題受到群眾的重視，因此需要利用有針對性的手段對環(huán)境進行治理。天然氣是一種新型的清潔能源，對電力方生產(chǎn)而言極其重要。引入天然氣能夠為行業(yè)的發(fā)展帶來全新的機遇，但是需要做好設備運行中的管理和優(yōu)化工作才可以全面降低系統(tǒng)運行的安全風險。

1 研究背景

為了全面滿足電網(wǎng)調(diào)峰要求，燃氣電廠啟停機的運行較為頻繁。機組的安全性直接影響到電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運行穩(wěn)定性。在啟動方式的處理上需要進行全面的優(yōu)化，這樣就可以控制機組的能源損耗量，提升電廠機組的經(jīng)濟效益。在本文研究中主要是針對燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組冷態(tài)啟動方式下所遇到的一些問題進行有針對性的處理，保障其冷態(tài)啟動的全過程中保持一個穩(wěn)定的運行效果，從而相應降低運營的成本投入量[1]。

2 啟動前準備

設備啟動之前需要將公用系統(tǒng)設備作為備用系統(tǒng)，確保循環(huán)水系統(tǒng)、開閉式水系統(tǒng)以及空壓機系統(tǒng)等保持正常的運行狀態(tài)。燃氣輪機的定冷水、氫氣以及潤滑油都要保持良好的狀態(tài)，同時要確?？刂朴拖到y(tǒng)的運行效果良好。在聯(lián)鎖投入、燃氣輪機離線水洗方式下需要全部完成運行，并得到相應的合理化處理[2]。

其次，確保鍋爐當中的高中壓給水泵保持穩(wěn)定的運行，水位的不同汽包液位的設置要處于-400mm 的程度。通過這樣的處理方式能夠使汽輪機的接水系統(tǒng)的凝結(jié)水前置泵始終保持在一個穩(wěn)定運行的狀態(tài)，特別是在進行旁路的設計中能夠避免出現(xiàn)報警信息。

最后，電氣系統(tǒng)、SFC 做好啟動的準備，保障機組啟動報警信息全部復位，并保護壓板的投入。相關(guān)人員對機械設備進行外觀的檢測，保障系統(tǒng)的檢修工作完畢[3]。

3 機組啟動過程

3.1 燃氣輪機啟動

燃氣輪機的構(gòu)成情況以及運行原理如圖1 所示。

圖1 燃氣輪機的構(gòu)成情況以及運行原理

通過圖1 可以看出，燃氣輪機由氨存儲、制備以及加熱裝置等構(gòu)成，此外還包括燃燒室以及壓氣機等部分。在啟動期間需要對勵磁畫面的模式進行選擇，一般建議選擇SFC 模式。在此基礎上需要于啟動的過程中對啟動順序進行調(diào)整，以此避免SFC 出現(xiàn)超時的情況，最終避免啟動機器的啟動失敗問題。

在進行啟動順控激活之后的檢查過程中對盤車的脫開情況進行評估，一旦未出現(xiàn)脫開的情況就要打閘停機，避免盤車裝置出現(xiàn)明顯的損壞。需要進行轉(zhuǎn)速控制來保障內(nèi)火保持高質(zhì)量運行。燃氣輪機的轉(zhuǎn)速也要進行良好的處理和調(diào)整。為了實現(xiàn)對升速的二級以及三級的冷風壓力調(diào)整需要對冷風閘動作進行調(diào)整[4]。

在轉(zhuǎn)速達到了32Hz 之后可以將其作為臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，這樣在燃氣輪機的振動頻率上比較大，從而保障防喘閥的穩(wěn)定運行效果。

在燃氣輪機的啟動過程中要在定速方面進行輔助系統(tǒng)的檢查以及分析，控制鍋爐水的實際水溫以及控制水壓的速度，這是保障系統(tǒng)運行穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。

3.2 余熱鍋爐控制

余熱鍋爐控制系統(tǒng)如圖2 所示。

圖2 余熱鍋爐控制系統(tǒng)

通過對余熱鍋爐控制系統(tǒng)的觀察可以發(fā)現(xiàn)設備在運行的過程中包含多個流程，在鼓風機的作用下設備能夠?qū)崿F(xiàn)去熱風點火，并且能夠利用低溫余熱進行發(fā)電。余熱鍋爐產(chǎn)生的熱量可以返回環(huán)冷機加以利用。上述系統(tǒng)的運用能夠有效實現(xiàn)對余熱的回收。

在系統(tǒng)啟動的前期階段針對高、中壓給水裝置需要對其進行手動設置。在高壓隔水泵的運行環(huán)節(jié)注意避免出現(xiàn)給水勺管開度不足的情況發(fā)生，特別是要保障基于手動處理的方式實現(xiàn)5%的開度，保持整個運行階段的穩(wěn)定性。其次在運行中還要保障運行階段對漆包水位的波動問題進行控制以及對壓力進行調(diào)整，這是促使安全門可以穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。

另外在冷態(tài)啟動的早期階段，汽包水位的控制環(huán)節(jié)屬于關(guān)鍵所在，在高壓汽包的環(huán)節(jié)需要全面解決虛假水位帶來燈具類波動問題。在進行高壓蒸發(fā)器的處理環(huán)節(jié)避免虛假水位帶來的明顯的影響。例如，進行相應的水位調(diào)整以及分析環(huán)節(jié)就要逐漸提升爐側(cè)的輸水能力，通過暖爐以及暖管的操作來保障系統(tǒng)當中的空氣得到良好的處理。新型的智能鍋爐液位計運用到冷態(tài)啟動早期階段同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對汽包水位的控制，此類液位計具有承受水壓高的特點，并且具有較強的密封性、性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)更加精確等特點，并且有效避免假液位現(xiàn)象。具體設備如圖3 所示。

圖3 新型的智能鍋爐液位計

最后則是需要進行汽包建立軸，這是一種保障壓力方面的處理方式，通過提升排汽、疏水自動關(guān)閉的合理調(diào)整，并等到一定的蒸發(fā)量之后保障汽水的循環(huán)穩(wěn)定性。在這樣的處理方式下對其系統(tǒng)的針對性分析，同時在早期的起爆和管道水質(zhì)不足情況下避免出現(xiàn)一些溫差過大的情況。

3.3 汽輪機沖車

汽輪機沖車在燃氣輪機的轉(zhuǎn)速達到標注范圍之后就可以投入?yún)f(xié)調(diào)畫面當中的具體標準，對其當前的高壓缸的溫度進行計算就可以確定出后續(xù)的調(diào)整。在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的使用中計算出具體的主汽溫度，這樣在將計算值送入系統(tǒng)當中實現(xiàn)對溫度的設定和評估。

特別是在主汽溫度達到了300℃之后就需要允許投入減溫水，同時進行減溫水的電動門打開之后，基于順序的方式進行一級減溫處理，特別是在后續(xù)進行二級減溫投入之后。在旁路控制的處理上投入高、中壓方面的良好處理方式，同時基于DEH 的處理方式對當前缸溫以及相關(guān)計算處理之后自動化的提升參數(shù)的控制力度，這樣就可以符合沖車方面的標準和需求。在旁路建立壓力之后則是要爐側(cè)方面基于實際疏水情況進行針對性的緩慢疏水處理，避免主汽當中的空氣大量進入凝汽器當中，在進行暖管的運行當中全面提升蒸汽參數(shù)，這是在各個汽輪機的運行環(huán)節(jié)提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在[5]。

采用熱態(tài)啟動就會讓旁路調(diào)門大于10%，并進行投入較高的中旁路ASA 設置。工作人員進行實際的操作開展中，首先手動將旁路調(diào)整到當前的主汽壓力當中，以及保障符合旁路方面的合理壓力設定，并在投入旁路自動化處理當中避免受到差異的影響而導致自動旁路的出現(xiàn)，這樣會導致旁路主汽超壓問題出現(xiàn)帶來旁路超溫的情況。

最后則是在進行提升參數(shù)設置的環(huán)節(jié)，需要基于循環(huán)水溫度的啟動機的設置效果，在沖車參數(shù)合格之后對汽輪機輔助系統(tǒng)進行詳細的檢查與分析，同時進行沖車方面的準備。一旦在上次停機處理的過程中出現(xiàn)汽輪機的跳閘問題，這就需要進行相關(guān)保護柜的復位操作。

4 優(yōu)化分析處理

在本文的優(yōu)化分析中主要是采用逆推法的方式對其機組冷態(tài)啟動的燃氣機組負荷進行合理化的調(diào)整，基于汽輪機當中的高壓缸的實際情況確定出一個具體的冷態(tài)啟動的沖車參數(shù)，以此保障在沖車參數(shù)可以確定出一個預熱的實際煙氣溫度，并推算出具體的燃氣輪機的實際負荷。

4.1 汽輪機冷態(tài)啟動沖車參數(shù)

當下進行實際的分析中，為了實現(xiàn)科學合理的優(yōu)化設置就需要對其系統(tǒng)進行良好的分析以及調(diào)整，對于系統(tǒng)多方面的信息參數(shù)進行采集以及分析，這樣最大化的保障系統(tǒng)得到穩(wěn)定的運行，同時強化系統(tǒng)的運行蒸汽壓力的合理性，以此提升溫度的系統(tǒng)運行能力。

4.2 余熱鍋爐煙溫確定

在進行余熱鍋爐的煙氣溫度的處理當中，需要符合機組運行的冷態(tài)啟動的方面需求，特別是要在沖車參數(shù)的設置上提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的運行參數(shù)調(diào)整和處理上，還要對其中壓主汽溫度的設置進行合理化調(diào)整。在這樣的處理方式下極大避免了閥門以及汽缸位置出現(xiàn)明顯的溫度提升。另外，還要保障鍋爐的運行階段，基于一定的換熱處理方式最大限度提升爐側(cè)位置的熱損失處理能力，其次還要保障進行蒸汽壓力的處理環(huán)節(jié)保持余熱鍋爐的排煙溫度，這樣可以提升溫度系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性[6]。

4.3 燃氣負荷確定

燃氣負荷確定在余熱鍋爐煙氣溫度得到了確定之后基于煙氣的溫度進行合理化計算分析，以此了解到燃氣的具體輪機的負荷程度。其次實際的煙氣溫度需要控制在450℃，這在燃汽輪機的運行中控制傳輸?shù)木嚯x，保障后續(xù)進行燃氣的溫度調(diào)整中也相應的負荷系統(tǒng)運行的各方面需求，最大限度的保障系統(tǒng)的運行總體能力。

4.4 應用效果分析

在基于冷態(tài)啟動的優(yōu)化方法使用當中發(fā)現(xiàn)實際的運行效果得到了較大程度的優(yōu)化，特別是在對系統(tǒng)對于不同階段的分析后發(fā)現(xiàn)，基本上從燃氣輪機啟動之后直到后續(xù)的冷態(tài)啟動的環(huán)節(jié)，讓其燃氣輪機實現(xiàn)良好啟動能力提升，特別是在經(jīng)過DCS 的數(shù)據(jù)對比之后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的合理性。表1 為啟動數(shù)據(jù)對比分析。

表1 啟動數(shù)據(jù)對比分析

通過對數(shù)據(jù)信息的分析與處理發(fā)現(xiàn)機組冷態(tài)啟動的過程中采用全面優(yōu)化方案，機組運行的用電量明顯下降以及耗時有所縮短，另外氣耗同樣呈現(xiàn)出來降低的趨勢。上述研究數(shù)據(jù)表明，采用本文所述的方案對機組進行優(yōu)化可以很好的確保系統(tǒng)在運行過程中更加高效，同時起到節(jié)約成本、提高經(jīng)濟效益的作用。在未來進行提升經(jīng)濟性的環(huán)節(jié)，可以發(fā)揮出優(yōu)化方案控制機組啟動的時間的效果，最大化提升系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

本文主要闡述當下進行燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組冷態(tài)啟動優(yōu)化處理之后可以很好地起到提升經(jīng)濟效益的效果，同時對于各種運行難點進行了合理化設置，并利用全面優(yōu)化調(diào)整的方式提升系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。