張風(fēng)斌

摘要：韓國(guó)某燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠采用307FA機(jī)組，即三臺(tái)7FA燃?xì)廨啓C(jī)、三臺(tái)余熱鍋爐和一臺(tái)D11蒸汽輪機(jī)。此項(xiàng)目在聯(lián)合循環(huán)的基礎(chǔ)上提供了抽汽供熱，提高了全廠效率及靈活性。本文將對(duì)此項(xiàng)目的抽汽供熱運(yùn)行方式進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合循環(huán)、汽輪機(jī)、D11、抽汽、供熱、效率、靈活性

中圖分類(lèi)號(hào)：TK26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Combined Cycle D11 Steam Turbine District Heating Operability Introduction

Abstract: There is a 307FA combined cycle power plant in South Korea, which is 3x7FA Gas turbine with 3 HRSG, and 1xD11 steam turbine. This plant provides the district heating by steam extraction, which improved the whole plant efficiency and flexibility. This article is to briefly introduce the district heating operation method.

Key words: Combine Cycle, Steam Turbine, D11, Steam Extraction, District Heating, Efficiency, Flexibility

0. 前言

我國(guó)自“一五”就開(kāi)始發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，截止到2009年底，我國(guó)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組裝機(jī)容量已達(dá)到9059萬(wàn)千瓦，占我國(guó)總電力裝機(jī)容量的10%以上。其中主要形式有：①蒸汽輪機(jī)熱電聯(lián)供；②燃?xì)廨啓C(jī)或聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)供；③工業(yè)余熱回收利用發(fā)電供熱④分布式供電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)。十二五規(guī)劃明確表示要優(yōu)先發(fā)展大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。國(guó)際熱電聯(lián)供汽輪機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)為：多種熱電汽輪機(jī)的開(kāi)發(fā)：不僅在常規(guī)電廠，而且在核電站，聯(lián)合循環(huán)電站實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，以最大可能地提高能源利用率；產(chǎn)品向多品種（不同功率、抽汽參數(shù)、抽汽量）方向發(fā)展：為此在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中普遍采用積木塊技術(shù)，即高壓缸以進(jìn)汽量，低壓缸以排汽容積流量，中壓以抽汽壓力為主形成系列化的積木塊，可滿(mǎn)足各種不同用戶(hù)的需求。本文將簡(jiǎn)單介紹韓國(guó)某項(xiàng)目聯(lián)合循環(huán)D11系列汽輪機(jī)采取的抽汽供熱運(yùn)行方式，供國(guó)內(nèi)客戶(hù)參考。

1. 背景介紹

韓國(guó)某燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠采用307FA機(jī)組，即三臺(tái)7FA燃?xì)廨啓C(jī)、三臺(tái)余熱鍋爐和一臺(tái)D11蒸汽輪機(jī)。整套機(jī)組設(shè)計(jì)運(yùn)行方式為三臺(tái)燃機(jī)帶一臺(tái)汽輪機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)“三拖一”，燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)為分軸布置，各自帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，燃?xì)廨啓C(jī)作功后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入各自的余熱鍋爐，三臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽合并后送入汽輪機(jī)作功。總建設(shè)規(guī)模約為830MW發(fā)電能力，供熱最大能力為333Gcal/hr。汽輪機(jī)為雙缸、中間一次再熱、帶低壓補(bǔ)汽的凝汽式機(jī)組，高中壓合缸反向布置，低壓缸對(duì)稱(chēng)型式布置，高壓缸進(jìn)汽由兩個(gè)高壓缸聯(lián)合汽閥（控制閥和截止閥裝在同一閥體內(nèi)，下同）控制，中壓缸進(jìn)汽由兩個(gè)再熱聯(lián)合汽閥控制，低壓補(bǔ)汽經(jīng)一個(gè)低壓截止閥和一個(gè)低壓調(diào)節(jié)閥混入中壓缸排汽，中壓缸排汽經(jīng)聯(lián)通管進(jìn)入低壓缸作功，最終排至凝汽器。

2. 本項(xiàng)目采用的抽汽供熱運(yùn)行方式介紹

2.1抽汽供熱系統(tǒng)描述

本項(xiàng)目供熱汽源來(lái)自以下三處：

- 余熱鍋爐低壓省煤器熱水匯至聯(lián)箱，供給2號(hào)熱網(wǎng)加熱器（水-水熱交換）

- 中壓缸排汽/低壓缸進(jìn)汽處抽汽，供給1號(hào)熱網(wǎng)加熱器（蒸汽-水熱交換）

- 再熱熱段抽一路汽源，供給1號(hào)熱網(wǎng)加熱器

系統(tǒng)圖如下所示。

2.2 抽汽供熱的啟動(dòng)過(guò)程

初始狀態(tài)為三臺(tái)燃機(jī)和汽輪機(jī)均運(yùn)行在額定負(fù)荷工況，運(yùn)行人員確認(rèn)余熱鍋爐及供熱系統(tǒng)正常無(wú)報(bào)警后，開(kāi)啟余熱鍋爐的供熱抽汽模式。

此時(shí)低壓省煤器抽一熱路水至2號(hào)熱網(wǎng)加熱器，2號(hào)熱網(wǎng)加熱器投入運(yùn)行，滿(mǎn)足初始的熱網(wǎng)供熱需求。

供熱需求上升，待汽機(jī)各許可值確認(rèn)滿(mǎn)足后，DCS指令客戶(hù)提供的抽汽調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，汽輪機(jī)抽汽開(kāi)始投入，經(jīng)過(guò)減溫減壓噴水后，供給1號(hào)熱網(wǎng)加熱器，此時(shí)聯(lián)通管蝶閥處于全開(kāi)狀態(tài)，DCS控制抽汽閥來(lái)調(diào)節(jié)抽汽量，直至閥門(mén)全開(kāi)。

供熱需求繼續(xù)增加，開(kāi)始由汽機(jī)的MarkVI控制系統(tǒng)控制聯(lián)通管蝶閥關(guān)小來(lái)增大抽汽量，直至閥門(mén)最小開(kāi)度。此處為了保證有足夠的蒸汽流量通過(guò)低壓缸，在設(shè)定了蝶閥最小開(kāi)度的基礎(chǔ)上，還設(shè)置了聯(lián)通管的旁路段。

供熱需求繼續(xù)增大，此時(shí)就需要通過(guò)再熱熱段補(bǔ)充抽汽，經(jīng)減溫減壓噴水后供給1號(hào)熱網(wǎng)加熱器。此時(shí)兩套熱網(wǎng)加熱器均處于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，抽汽調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)，聯(lián)通管蝶閥處于最小開(kāi)度，熱再熱抽汽閥控制一定開(kāi)度，達(dá)到最大供熱負(fù)荷需求333Gcal/hr。此時(shí)三臺(tái)燃機(jī)均帶同等的部分負(fù)荷，汽機(jī)高壓缸入口壓力處在約90%額定出力工況的狀態(tài)。

在供熱需求減小的情況下，抽汽系統(tǒng)逐步退出，基本順序按照啟動(dòng)過(guò)程的逆序執(zhí)行。

3. 供熱運(yùn)行模式

3.1 發(fā)電優(yōu)先

此模式下發(fā)電為主要目標(biāo)，供熱為副產(chǎn)品。此時(shí)電廠按照電網(wǎng)要求運(yùn)行在固定電功率輸出，供熱負(fù)荷可定可變，以不影響發(fā)電為首要任務(wù)。此模式下即使熱網(wǎng)供水溫度不滿(mǎn)足目標(biāo)要求，DCS也不會(huì)發(fā)指令給相應(yīng)的閥門(mén)，而僅僅提供報(bào)警信號(hào)給運(yùn)行人員參考。

3.2 供熱優(yōu)先

3.2.1 一般供熱模式

此模式下供熱為主要目標(biāo)而發(fā)電為副產(chǎn)品。此時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)依據(jù)熱網(wǎng)所需水溫來(lái)相應(yīng)調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)及汽機(jī)的負(fù)荷。

3.2.2 冬季夜晚模式

此模式下電力需求很低，而供熱需求很高，時(shí)間較短，每年約25次，每晚最多10小時(shí)。為滿(mǎn)足這種情況，全廠僅運(yùn)行一臺(tái)燃機(jī)和余熱鍋爐，其余兩臺(tái)燃機(jī)和余熱鍋爐停機(jī)，汽輪機(jī)處于停機(jī)盤(pán)車(chē)狀態(tài)，輔助蒸汽保持汽輪機(jī)的汽封。再熱器壓力維持在35%額定壓力，以便汽機(jī)快速?gòu)臒釕B(tài)或溫態(tài)重新啟動(dòng)。此時(shí)熱再熱抽汽供1號(hào)熱網(wǎng)加熱器，低壓省煤器熱水供2號(hào)熱網(wǎng)加熱器。退出此模式需關(guān)閉省煤器至2號(hào)熱網(wǎng)加熱器的隔離閥，并逐漸關(guān)閉熱再熱抽汽閥門(mén)，DCS恢復(fù)到正常運(yùn)行模式，待燃機(jī)和汽機(jī)啟動(dòng)條件滿(mǎn)足后，正常啟動(dòng)另一臺(tái)燃機(jī)，待兩臺(tái)燃機(jī)運(yùn)行后，汽機(jī)即可按照正常啟動(dòng)模式?jīng)_轉(zhuǎn)。

4. 總結(jié)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有成熟機(jī)型配置和運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)更改，此項(xiàng)目很好的滿(mǎn)足了客戶(hù)的特殊需求，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，最大化了機(jī)組的運(yùn)行靈活性，提高了聯(lián)合循環(huán)的效率，并且滿(mǎn)足了排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，給當(dāng)?shù)鼐用窦肮I(yè)用熱帶來(lái)了很好的收益。希望通過(guò)本文的簡(jiǎn)單介紹，能為客戶(hù)及相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)提供一些參考。