浅析燃气蒸汽联合循环供热机组调峰能力

浅析燃气蒸汽联合循环供热机组调峰能力
发布时间：2023-02-07T03:09:03.946Z 来源：《中国电业与能源》2022年9月17期作者：王天雨
[导读] 燃气蒸汽联合循环具有效率高、环保低排放、调节特性强等特点
王天雨
大唐佛山热电有限责任公司广东佛山 528000
摘要：燃气蒸汽联合循环具有效率高、环保低排放、调节特性强等特点，在日益严格的环保要求下，特别适合在负荷中心向周边提供电能、热能等。

提升供热调峰能力能够促进能量梯级、高效利用，可以减少电能远距离输送过程中的损失，回收发电过程中低品位热量供给周边用热单位，降低用热企业的制热成本。

关键词：燃气蒸汽联合循环；供热机组；调峰能力；因素；提升
热电联供作为能源利用发展趋势的形式在各地得到推广应用，并且燃气蒸汽联合循环机组在启停速度、调峰速率、污染排放等各方面展现出诸多优势。

而且提升燃气蒸汽联合循环供热机组调峰能力，能够使其功能优势更加明显，基于此，以下就燃气蒸汽联合循环供热机组调峰能力进行了探讨。

一、燃气蒸汽联合循环过程的概述
燃气蒸汽联合循环过程主要表现为：空气由燃气轮机的进气装置引入压气机压缩后，进入环绕在燃机主轴上的分管式燃烧室。

经过调压站分离、过滤和减压，满足燃机进口要求的天然气再经过燃机天然气前置模块的计量、加热、再过滤后，与进入燃烧室的压缩空气进行预混，通过燃料喷嘴喷入燃烧室后燃烧，燃烧后的高温烟气进入燃气轮机透平膨胀做功，带动燃气轮机转子转动，拖动发电机发电。

做功后的烟气温度依然很高，高温烟气通过烟道进入余热锅炉，烟气中的热量被充分吸收利用，使能源得到梯级利用，最后经余热锅炉的主烟囱排入大气。

高温烟气加热锅炉给水产出过热蒸汽去汽轮机做功，大幅度提高联合循环的效率与出力。

二、影响燃气蒸汽联合循环供热机组调峰能力的主要因素
1、汽机因素。

据相关统计分析，再热汽温过低，影响30%以下调峰能力。

负荷低于110MW，综合阀位小于34%时，高调门开始参与调节，且波动大。

若进一步调峰，顺序阀将不满足运行要求。

给水流量随机组负荷降低，当给水流量降低至接近再循环阀阀开启造成给水流量波动可能会引起机组跳闸的事故，在调峰期间需要将一台给水泵退出旋转备用，另一台给水泵投入自动。

调峰期间负荷波动较大时，面临着给水泵不停的退并泵操作，因此要确定合理的自动退并泵逻辑，有效提高机组在调峰时的安全性和稳定性。

低负荷凝结水自动调整逻辑，主要考虑对凝结水用户用水的影响，避免水量低或水压低造油系统、氢气系统等温度超限。

2、锅炉因素。

（1）锅炉设备因素。

锅炉主要设备的劣化，尤其是受热面变形对锅炉燃烧系统影响比较大，传热效率大大降低，影响调峰的深度。

随着调峰能力的增加。

（2）协调逻辑不完善。

调峰负荷变化时不能满足需求。

因锅炉有一定的蓄热能力，在调峰时较大的蓄热量无法快速降低，导致主汽压力会持续升高，机组负荷跟不住AGC指令，协调方式下可能产生较大的虚假水位导致汽包水位保护动作，被迫降低机组负荷。

三、提升燃气蒸汽联合循环供热机组调峰能力的相关策略
1、汽机方面的相关策略。

结合锅炉燃烧侧改造和汽机通流改造的运行情况，进行锅炉受热面改造，增加水冷蒸发屏和屏再管壁面积，提升锅炉加负荷响应能力、提高再热汽温度，控制温度偏差，必要时牺牲主蒸汽温度的经济效益，适当降低主蒸汽温度，但不得反复波动。

一方面优化顺序阀组开度逻辑，一方面降低主汽压力，做到滑压运行。

优化给水泵自动并、退泵逻辑，机组负荷低于165MW手动选择退出一台给水泵旋转备用；凝结水自动调整逻辑实现压力调节和水位调节两种调节方式，满足不同工况需求和用户用水需求，充分利用凝结水再循环和低压汽包上水调节阀开度配合，控制凝结水压力不低于0.8MPa。

夏季工况调峰机组背压基本能满足调峰需求，主要是冬季工况防寒防冻的限制较大，必须满足防冻要求，主要措施包括：（1）根据环境温度控制好最小防冻流量，避免束冻结；（2）当需要汽机侧对蒸汽量进行调解以降低主蒸汽压力时，需及时将机组背压调解控制方式由自动跟踪背压调解切换至手动背压选择，降低机力通风冷却塔风机出力，提高机组背压，增加汽机进汽量；（3）当机组背压较高，降低机力通风冷却塔风机出力仍不能满足背压调解需求时，可将部分机力通风冷却塔风机出力停运，保持循环水泵运行，保证各负荷用户要求。

2、锅炉方面的相关策略。

（1）确保汽包水位自动调节正常，在机组供热调峰时，汽包水位应确保能保持正常水位，过高和过低都对锅炉安全运行和汽温都有一定的影响，汽包水位过高时，使得蒸汽机械性携带增强，造成蒸汽的湿度增加，造成汽轮机发生水击现象，汽轮机和锅炉受热面结垢和积盐。

锅炉水位太高了会造成汽轮机水冲击。

汽包水位过低时，破坏水循环造成锅炉干锅和受热面爆管。

同时水位过高?过低会造成水位保护动作跳闸。

（2）优化现有协调控制方式的逻辑，实现燃机-锅炉联动调节。

加快速负荷过程中，汽水循环建立过慢，变负荷速率偏低，影响调峰能力。

主要原因是锅炉蓄热，压力难以下降，造成调整困难，从而造成氧量高环保参数不好控制。

因此需对机组协调曲线进行优化，重点解决CCS自动调节品质差导致主汽压力偏差大以及氧量偏高的问题，抑制过调。

早高峰和晚高峰加负荷期间，加强蒸汽参数的监视，及时调整减温水喷量，提高主汽压力，提高调峰能力。

此外通过结合实际，合理选择燃气轮机的运行方式提升调峰能力，第一，燃料控制模式（IGV未参与调整）-对燃机透平进口初始温度进行调整。

它是一种最简便的调整方法，它可以在变负载情况下，通过减少燃机透平进口初始温度来减少负载。

第二，燃机透平进口初始温度控制模式-调整 IGV的开启模式.调整过程分为两个阶段：第一个阶段是在降低机组负载时，维持透平初温恒定；关掉 IGV角度，降低压气机入口流量；燃机透平废气温度在关小 IGV时不在；第二个阶段是在不改变 IGV的角度时，调整燃机透平进口初始温度来降低负载。

第三，燃机透平废气温度控制系统，即对 IGV进行调整。

关小 IGV也可分成两个步骤：（1）维持涡轮排气的恒定，（2）调整燃机透平进口初始温度、 IGV的角度；再到第二个阶段，仅用燃机透平进口初始温来减少负载，而燃机透平废气温度则相应地降低。

结束语：
综上所述，提升燃气蒸汽联合循环供热机组的调峰能力，是提高企业市场竞争力的重要手段。

因此相关企业需要在不增加附加投资的
基础上，挖掘供热机组调峰能力。

进而从燃气蒸汽联合循环过程出发，结合机组具体情况、所需调峰幅度、供热需求等因素，有效提升燃气蒸汽联合循环供热机组调峰能力。

参考文献：
[1]王政允.燃气-蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望[J].中国高新技术企业，2017（08）
[2]张梦哲等.分轴式燃气蒸汽联合循环发电机组的供热改造方案及应用研究[J].机电信息，2022（09）
[3]杨飞.燃气－蒸汽联合循环供热机组调峰能力分析[J].科学与生活，2022（11）。