M701F4燃氣-蒸汽聯合循環機組熱態啟動利用鍋爐余汽供輔汽的探究

馮亮亮

（江蘇華電揚州發電有限公司，江蘇揚州225000）

0 引言

燃氣機組因其啟停速度快，擔負著電網調峰的重要任務，晝啟夜停是燃氣機組的重要特點。揚電公司#1、#2機組是由東電公司與三菱重工合作生產的型號為M701F4的燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，聯合循環額定負荷475 MW。余熱鍋爐為無錫華光鍋爐有限公司生產的三壓、再熱、臥式、無補燃、自身除氧、自然循環余熱鍋爐。經過長期運行后機組人員發現，在機組停機后到次日啟動之前，余熱鍋爐中還剩余大量的余汽，如果能加以利用，將大大提高全廠發電經濟性。

1 輔汽系統概況

本廠#1、#2燃機輔汽系統汽源有兩路：一路來自#6、#7的330 MW煤機輔汽系統，另一路來自#1、#2燃機的冷再管道。正常情況下，使用煤機來的輔汽供燃機輔汽母管，只有當煤機不能供應輔汽的情況下，才使用燃機自身的冷再管道供輔汽。輔汽共有兩個用途：一是給汽輪機在進汽前和卸載后供軸封使用；二是給汽輪機低壓缸冷卻蒸汽時使用。輔汽系統如圖1所示。

表1 余熱鍋爐在燃機熄火后、啟動前參數

圖1 輔汽系統

2 可行性分析

2.1 三壓系統分析

機組人員通過長時間觀察，選取#2機組在夏季某一天的運行方式為例，00：44解列，00：49熄火，07：04發啟動令，07：38并網，08：07進汽。其間停爐時間約為6 h。余熱鍋爐在燃機熄火后和啟動前的參數如表1所示。

根據運行規程，輔助蒸汽的參數如下：

（1）輔汽母管壓力0.8 MPa，溫度260 ℃；

（2）單臺機組軸封母管壓力＞0.6 MPa，溫度＞240 ℃，蒸汽流量4 t/h；

（3）低壓缸冷卻蒸汽壓力＞0.3 MPa，溫度＞160 ℃，蒸汽流量35 t/h。

經過對比，高壓過熱器的溫度壓力是符合輔汽母管參數的。

2.2 高壓系統供輔汽可行性分析

高壓過熱器啟動前壓力為4.512 MPa，溫度為290 ℃，滿足軸封蒸汽和低壓缸冷卻蒸汽的參數需要。軸封蒸汽的用汽量為4 t/h，正常熱態啟動的情況下，輔汽暖管15 min，抽真空30 min，從機組啟動到汽輪機進汽約1 h，共使用約7 t輔汽。低壓缸冷卻蒸汽的用汽量為35 t/h，正常熱態啟動的情況下，暖管1 h約使用4 t輔汽；機組轉速達到2 100 r/min開始投入低壓缸冷卻蒸汽，到汽輪機進汽后停用低壓缸冷卻蒸汽約30 min，其間使用約22 t輔汽。綜上所述，整個啟動過程中，共需要輔汽29 t。

而高壓汽包的水容積為33 m3，啟動前水位保持在-300 mm，約有13 m3水量，高壓蒸發器水容積為22 m3，高壓省煤器有20 m3的水容積，總容量約55 m3，因此蒸汽量足夠。加上高壓給水泵源源不斷上水，并且在1 250 r/min后高壓過熱器便開始升溫升壓，其產生的蒸汽量足夠在汽輪機進汽前供輔汽使用。

3 具體實施方法

根據上述可行性分析，高壓過熱蒸汽供輔汽使用在理論上是可行的，后續通過試驗證明在實際運行中也是可行的。根據圖1所示，具體思路是通過打開高壓旁路閥，使高壓過熱蒸汽進入冷再管道供輔汽。

3.1 停機后保溫保壓措施

（1）燃機熄火后關閉高壓過熱器出口門，對高壓系統保溫保壓。（2）關閉再熱器、中壓過熱器出口門，對中壓系統保溫保壓。（3）關閉鍋爐煙囪出口擋板。（4）機組惰走時破壞真空、停軸封，當機組轉速惰走到0 r/min時，機組真空同時下降至0 kPa，軸封母管壓力也同時下降至0 kPa。

3.2 啟動前供輔汽措施

（1）打開高壓過熱器出口門，機側高壓管道疏水。（2）打開高壓旁路閥，控制再熱器壓力，打開冷再至輔汽母管電動門，調整輔汽母管壓力至0.8 MPa。輔汽母管、軸封母管、低壓缸冷卻蒸汽管道暖管疏水。（3）打開輔汽至軸封母管電動門、調門供軸封，抽真空。（4）打開再熱器出口電動門，中壓旁路閥切為手動全關，降低后續中壓旁路閥手動操作難度。

3.3 注意事項

根據運行規程，輔汽母管汽源由煤機切換為燃機冷再管道時，冷再壓力必須高于2 MPa，溫度大于300 ℃。同時，再熱器出口安全閥整定壓力為3.53 MPa，因此，冷再壓力必須維持在2～3.5 MPa。

高、中壓旁路閥在控制方式切換為自動控制后會進入最小壓力控制模式，無法自動維持冷再壓力，因此，高、中壓旁路閥必須手動控制開度，直至汽輪機進汽。同時，中壓旁路閥的開度影響著再熱器壓力和中壓汽包的水位，若中旁開度過大，會使再熱器壓力降低，中壓汽包產生虛假水位現象，水位虛假上升；若中旁開度過小，會使再熱器壓力升高甚至超壓，冷再溫度超溫。因此，在鍋爐升溫升壓初期，機組對運行人員的汽水調整水平有著很高的要求。

機組停機后，經過一個晚上，機側主蒸汽管道、冷再管道溫度有所下降，再通汽時會產生蒸汽凝結。因此，必須加強暖管疏水，防止輔汽帶水，通過軸封蒸汽、低壓缸冷卻蒸汽進入汽輪機。

4 熱經濟性分析

本區域市場供熱價格在210～230元/t，本文以220元/t為單價，按照每次熱態啟動節省29 t輔汽計算，每次熱態啟動可節省0.638萬元。

相較以往停機后不破壞真空的運行方式，可停運一臺真空泵、一臺軸封風機，按停運6 h計算，共可節約電量：（380 V×115 A+380 V×16 A）×

以上網電價0.575元/kWh計算，可節約0.03萬元。

一年按機組熱態啟動67次計算，可節約45余萬元。本方法僅僅改變了運行方式，沒有任何改造費用，創造的經濟效益相當客觀。

5 結語

本文通過對余熱鍋爐停運后的工況進行分析，發現其余汽仍有利用價值。機組在熱態啟動的情況下，可以充分利用余汽供給啟動過程中所需要的輔汽，減少外部熱源的使用，提高了機組的運行經濟性。