S109FA型燃气-蒸汽联合循环机组的启动特点

关键词： 启动

本文针对S109FA型燃气-蒸汽联合循环机组启动特点进行分析, 希望能为其它同类型机启动的顺利进行提供一定的参考。

江苏华电戚墅堰2×390MW燃机电厂一期工程由两台通用电气公司生产的S 1 0 9 F A型联合循环机组, 该型机组为单轴、一燃机/一汽机配置:燃机为MS9001FA型可以进行单循环或燃气-蒸汽联合循环运行, 由以下四个主要部件组成:18级轴流式压气机、18室燃烧系统、3级透平段、排气段。燃气轮机采用天然气为燃料蒸汽轮机为D10型, 高、中压合缸, 低压缸为双流程向下排汽型式, 三压、中间再热、无抽汽纯凝式汽轮机。配置有100%高压、中压、低压旁路。

1 机组启动方式介绍和分析:

1.1 通用电气公司S 1 0 9 F A型联合循环机组启动方式为燃机、汽机同时冲转

因此, 在该型机组启动前, 除了燃气轮机和余热锅炉外, 汽轮机也必须具备冲转条件。

该型机组启动大致分为以下几个阶段: (1) 燃机启动、并网、带初负荷; (2) 汽机温度匹配; (3) 汽机加载初负荷; (4) 整体启动及燃机加载。

1.1.1 燃机启动、带负荷

机组启动指令发出后, LCI (负荷逆变器) 向发电机提供电源, 发电机作为同步电动机将机组升速至约25%的额定转速 (750r/min左右) , 进行15分钟左右的清吹程序。在此阶段, 汽轮机高、中压缸通风阀开启。

清吹结束后, LCI断开, 机组降速至约14%的额定转速 (420r/min左右) 进行点火。在点火及点火后一分钟暖机期间, LCI重新投入, 维持机组转速稳定。

一分钟暖机完成后, LCI开始全功率输出。燃机控制系统MARKVI按照加速程序控制燃料流量。机组升速至满速空载。

当机组转速达到1500r/min时, DCS允许冷却蒸汽控制阀开启, 向汽机低压缸提供来自辅汽的冷却蒸汽。低压缸进汽截止阀ASV开启, 低压调节阀ASV控制阀前压力与最小冷却蒸汽流量所对应的压力相匹配。

当机组转速升至额定转速的90%时, LCI断开连接, 燃机依靠自身做功升速至满速空载。

机组空载满速后, 发电机自动同步装置调整转速、电压、相位一致后发送断路器闭合指令, 燃机自动并网并加载至旋转备用负荷。

1.1.2 汽机温度匹配

在断路器闭合后, D CS启动燃机MARKVI温度匹配逻辑。通过调整燃气轮机的排气温度, 使汽机进汽前蒸汽温度与汽机金属温度相匹配。

在断路器闭合的同时, DCS即对燃机目标排气温度的设定进行了计算, 即汽机高压缸金属温度加100℃。燃机目标排气温度范围为371℃~566℃。

当燃气轮机排气温度与目标排气温度一致后, 温度匹配结束。虽然温度匹配逻辑将一直处在激活状态, 直到汽机完成首次加载并以入口压力控制 (IPC) 模式运行, 但是在断路器闭合时DCS计算的目标排气温度不会再改变。

1.1.3 汽机首次加载

在满足下列条件后, 汽轮机可以进行初负荷的加载。

(1) 出口断路器闭合。

(2) 高压旁路阀开度超过20%。

(3) 高压蒸汽压力超过3.7MPa (正好低于正常压力3.9MPa) 。

(4) 高压蒸汽过热度大于41.7℃。

(5) 高压蒸汽管道暖管、疏水程序完成。

(6) 燃气轮机蒸汽温度匹配程序完成。

(7) 高压蒸汽温度超过汽机高压缸进汽室温度, 或者高压蒸汽温度不比燃气轮机排气温度低40℃以上。

(8) S 1 0 9 F A联合循环机组出力超过17MW, 润滑油温度大于42℃。

汽机挂闸后, 高、中压缸通风阀关闭, 主汽截止阀MSV、中压截止阀RSV、中压调节阀ICV全开。

MCV开启的速率由MARLVI应力控制系统进行控制。汽机的实际加载速率取决于应力计算得出的速率 (如运行人员设定速率低于计算速率, 则按照最低的速率作为汽机加载速率) 。

当高压调节阀MCV逐渐开启时, 处于定压控制模式的高压旁路会逐渐关闭, 直至全关。如果在汽机投入IPC模式前, MCV开度超过95%, 则高压旁路会逐步提高压力设定值, 防止MCV全开。

当高压旁路压力控制阀开度减小到10%时, DCS将汽轮机的控制模式从应力控制切换到进口压力控制 (IPC) , 并且将高压旁路压力控制阀以一个固定的速率关闭至10%开度。

1.1.4 燃机加载至基本负荷

当IGVs开度设置在49°时, DCS允许燃机加载负荷。燃机按照两个负荷率中较小的一个负荷率加负荷:一个为编制在燃机MARK VI中固定的负荷率, 另一个是DC S根据汽轮机的应力级别值计算出的负荷率 (该应力级别值由汽机MARKVI根据汽轮机运行状况计算得出) 。

汽机MARKVI根据汽轮机预期的寿命损耗为基准, 连续计算许用应力比例。汽机MARKVI产生一个汽轮机加负荷率信号, 这个信号随着许用应力的比例下降而上升, 随着许用压力比例的上升而下降。汽机MA RK VI将汽机加负荷率信号连续送入DCS。DCS将汽机MARKVI的汽机加负荷率信号转换成等价的燃机加负荷率。DCS将燃机加负荷率信号传给燃机MARKVI, 燃机MARKVI将这个信号和固定的负荷率进行比较, 并按照低的加负荷率加载负荷。

当燃气轮机加载到基本负荷或预选负荷后, 启动程序便完成。

1.2 存在的问题及操作方式

(1) 根据目前各电厂S109FA型联合循环机组的投产情况来看, 由于DCS采用第三方提供的系统, 在MARKVI与DCS的通讯环节上存在不配套的问题。很多运行工况下无法实现DCS对MARKVI的“遥控”功能, 例如, 温度匹配及负荷的增减, 目前还只能通过MARKVI来进行操作。

(2) 在汽机加载负荷且总负荷大约100MW时, 要求投入性能加热器为燃机提供进气在175℃左右的“热”燃料。由于此时燃料流量较小, 燃气温度提升缓慢, 机组在100MW负荷需停留较长时间。而在100MW负荷段, 汽机负荷较难控制, 可能会造成燃机负荷过低, 导致排气温度低于371℃而解列汽机。因此根据实际地操作经验, 性能加热器应在发电机并网后即投入, 在机组加载到100MW负荷时, 燃气温度已可满足要求。

2 结语

排除配套辅助设备在设计及协调控制方面的缺陷, 并通过运行人员手动操作弥补缺陷, S109FA型联合循环机组的启动方式是十分简单、快捷的。从启动到加载至基本负荷只需要一个小时左右, 可以充分发挥其作为调峰机组的作用。

摘要：通用电气 (GE) 生产的F级燃气-蒸汽联合循环机组是国家“西气东输”战略的配套项目。S109FA型联合循环机组 (390MW) 是目前国内F级燃气-蒸汽联合循环机组的主力机型。本文介绍与分析了S109FA型联合循环机组在机组启动方面的做法, 并结合具体实例详细的描述了S109FA型联合循环机组在机组启动方面的操作方与试验结果, 这对国内同类型机组的启动应有一定的参考价值。

关键词：S109FA型燃气-蒸汽联合循环机组,汽轮机,启动