浅析小型燃机发电工程中的几点心得

孙后奎

摘 要：社会不断发展，科技不断进步，节能减排是提高能源利用效率，减轻环境压力，是促进循环经济发展，实现可持续发展的必由之路；尤其是焦化、炼钢企业利用焦炉煤气、高炉煤气或其他化工产品驰放气式的小型燃气-蒸汽联合循环发电项目正被利用起来。

关键词：燃气轮机 发电 余热

中图分类号：TV752 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0108-01

焦化企业在炼焦过程中产生的焦炉煤气，量大且不易储存。该公司经充分调研论证后选用美国GE公司的LM2500+G4燃气轮机发电机组，建设了4×35MW+2×25MW的燃气-蒸汽联合循环发电项目，充分利用了焦炉煤气，节约了能源、净化了环境。现将建设中的重点、难点控制及事故分析总结如下。

1 工艺简介

焦炉煤气，经脱硫进入煤气柜缓压，再经焦炉煤气压缩机加压，压力由3.5kPa提高到4.2MPa，经过滤、预热后进入燃机燃烧室与压缩空气混合燃烧，燃烧产生的高温高压烟气膨胀做功，推动燃机转子带动发电机发电。做过功的烟气还有540℃的温度，该烟气排入余热锅炉的炉膛，经过换热后可产生43T/h，5.3MPa，475℃左右的蒸汽，利用该蒸汽拖动两台25MW的汽轮发电机组发电，并从汽轮机低压端抽出的乏汽用于外供。

2 土建施工难点

2.1 大体积砼基础施工

煤压机基础、燃机基础、余热锅炉基础及主厂房机岛基础均是大体积砼基础。由于体积较大，水泥水化热作用及散热条件限制，砼在硬化初期，中心温度较高，而表面温度受气候影响很不稳定，形成内外温差，使砼内外产生压应力，表面产生拉应力[1]，当超出一定限制时就会出现裂缝，危及结构。

控制大体积砼温差的主要措施：

（1）合理调整混凝土的配合比，适当减少水泥用量（每m3约减少30～40kg），降低水胶比，提高混凝土强度；参配粉煤灰（每m3约掺入90～120kg），减少早期水化热；（2）控制料温，将晒热的砂料、石料淋水降温；（3）在承台内安装冷却水管，采用50mm钢管，层间管距1m，根据混凝土的厚度分层布置，通水降温，并将排出的水蓄于混凝土顶面保温养生；（4）加强振捣，保证密实，提高混凝土强度；（5）布置不同深度的测温点，专人负责测温、记录。浇砼12h后开始，升温阶段每2h测一次，降温阶段每8h测一次，同时测量记录大气及砼表面温度，当内外温差超过25℃时采用覆盖塑料薄膜或麻袋等方法处理；

2.2 预埋地脚螺栓的准确定位

煤压机、余热锅炉，特别是燃气轮机对地脚螺栓位置精度要求较高，相对误差要求3mm左右，由于首次预埋时已将基础钢筋绑扎完成，在绑扎好的钢筋基础上放置几十个高精度要求的地脚螺栓非常困难，需要把部分钢筋基础割开，作业面狭小，施工很困难，用全站仪反复多次精确测量复核地脚螺栓的位置，浇砼前虽已合格，但在浇筑、振捣过程中又多次变位。后经研究对未施工的基础预埋采取了如下措施：

（1）用角钢、工字钢制作成固定支架，根据各地脚螺栓的位置在固定支架上钻孔安装；防止了各相对位置的变化。（2）在基础开挖完成后，基础钢筋绑扎之前，先固定好地脚螺栓，再绑扎钢筋，浇砼一次成功，即避免了空间狭小的施工难题，又避免了螺栓相对移位。

3 安装、调试中的难点

3.1 保证管道的清洁度

由于燃气轮机本体运行安全的需要，对燃机本体管道系统的清洁度要求较高①如果有微粒被带到高速运转的燃机压气机或燃机透平中会打坏运转叶片；②油路管道中，如有杂质微粒带入运行系统会导致精密机件磨损[2]。

建议如下：

（1）管道运输中用塑料封头将两端密封，防止装卸过程中杂物进入；（2）二次搬运及吊装过程中尽量避免管道竖直着地，防止土、沙等杂物进入管道；（3）管道对接坡口制作及对焊前塞入软质旋塞，焊接准备工作完成后再将旋塞拉出，即防止了杂物进入，又对管道做了初步清理；（4）使用前严格按照规范要求做好吹管工作。

3.2 电流互感器耐压试压出现问题

电气设备投入使用前进行工频耐压试验，当电压到17kV左右，发电机差动保护CT发生放电现象，即停止打压。该CT由美国GE公司提供，由于试验电压两国存在差异，在我国根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB 50150-91的规定10kV电流互感器交流工频耐压试验标准应为出厂30kV，交接27kV。

建议如下：

（1）由于设计规范不同，因此在设计理念上存在差异，需要事先协商使设计满足技术要求；（2）若开关柜需要总体打耐压，需要先弄清柜内的设备，然后按柜内元件的最低耐压标准，作为总体耐压试验标准；（3）若开关柜的主体是柜壳及绝缘子，就按绝缘子的标准，打42kV既可；如果开关柜内部还有干式变压器，试验时没有拆除引线，一起打耐压，出厂需要打28kV，交接需要打24kV；（4）交流耐压试验前，柜内的避雷器、过电压吸收装置，带电指示器的引线要拆除。

3.3 初期生产中，#3主变低压侧B相电缆在靠近升压站围栏电缆沟拐角处

绝缘击穿与桥架发生接地短路，接地后，燃机控制系统受到干扰致#3机保护动作停机。继而#4机控制系统判断86G出口继电器故障，差动保护动作跳机。由于B相电缆接地后，发电机中性点零序电压接地保护尚未投入，未能及时切除故障点致#4发电机中性点PT柜内接地保护PT击穿烧毁。

由于发电机是国外集成进口，其中性点接地保护是采用接地PT保护形式，该PT没有备货，且国外厂家不赞成使用国产PT。从国外生产到厂工期较长，为正常组织生产与国外人员沟通暂时更换其他发电机上的PT。

注意点如下：

（1）电缆防护层厚度不均，存在薄弱点；

（2）敷设过程中，检查电缆贯通区尤其是拐角处有无锐利金具等，避免电缆受损；

（3）监理单位应加大监管力度，及时纠正不规范施工行为；

（4）系统整体运行前应做详细周密的检查，排除隐患；

（5）电缆沟设计不合理，布线拥挤、散热不足；

（6）将发电机中性点零序电压接地保护方式，更换为国内较为成熟的避雷器保护方式。

4 结语

该焦炉煤气发电项目，总装机容量国内最大，从设计到建筑、安装、调试都有很多新的问题需要研究解决。

通过该工程建设者的团结奋斗，共同努力，取得国内13个月建成达标投产的先例。现对该项目做一总结，希望能为同类建设的同行提供一些借鉴。

参考文献

[1] 彭立海，张春生.大体积混凝土温控与防裂[M].郑州：黄河水利出版社，2005.

[2] 姚秀平.燃气轮机与联合循环[M].北京：中国电力出版社，2010.