GE 9F燃气轮机IBH系统经济运行实践

沈琦明

摘 要：美国通用公司（GE）9F燃气轮机的进气加热系统（IBH）有防冰、预混燃烧等多种作用。IBH系统的合理开度，将直接影响压气机的效率，进而影响整个热力系统的经济性与安全性。尤其是在目前，我国电网装机容量普遍过剩的情况下，如何在非满负荷工况下，进行合理运行调节IBH系统，从而实现更高效的机组运行，成为了各大燃气机组企业共同的研究方向。因此，本文结合江苏华电望亭发電厂的运行实践，对9F燃气机组IBH的运行进行探讨，为9F机组的进一步优化运行提供参考。

关键词：GE 9F燃气轮机 IBH 经济性 安全性

中图分类号：TK478 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（c）-0010-02

望亭发电厂是一家拥有历史悠久的发电企业。2005年，配合国家“西气东输”工程建成2台39万kW9F级燃气-蒸汽联合循环发电机组。其机型采用美国通用公司（下文简称GE）的PG9351FA型燃气轮机、D10型蒸汽轮机和390H型发电机，单轴室内布置。GE 9F燃气轮机是目前引进燃气轮机机组中比较常见的类型。其进气加热系统（IBH）主要作用包括。

（1）在环境温度较低时，将部分压气机排气循环至压气机进口。从而防止由于低温造成压气机进口处结冰。

（2）在带有DLN2.0+燃料喷嘴的9F燃气轮机中，IBH系统还具有防喘及扩展DLN2.0+燃烧室预混燃烧方式的作用[1]。这主要是因为GE生产的燃机，普遍设置了10%的通流余量以防止喘振发生。而再增加IBH的循环流量后，使机组的压气机喘振余量达12%。这就会影响燃机的在低符合运行时的功率和效率。此外，当IBH故障造成开度过大时，还可能影响机组的安全运行。

1 GE 9F机组抽气加热系统简介

GE 9F级机组的抽气加热系统主要设备有：进气加热控制阀（IBH）、手动隔离阀、各类传感器及控制回路组成。抽气加热系统的工作原理就是从压气机排气缸中，抽出一部分高温高压空气。引入安装在进口消音器下游的加热管道，对压气机进口空气进行加热，并通过一个手动隔离阀和气控调节阀对引入流量进行控制，如图1所示。

2 IBH经济运行实践

在实际机组运行中，为保证压气机的压比不超过临界极限值。GE 9F机组配套的MK VI控制系统，会自动计算出一个控制IBH开度的压气机运行保护基准；而为了扩展预混燃烧方式提高机组经济性，MK VI系统会通过压气机流量及进口可转导叶（IGV）开度另外计算出一个控制IBH开度的预混燃烧方式扩展基准。IBH实际的开度就是根据这两个基准值进行比较，再取两者中的较大值作为开度基准。以实现在保证机组安全的前提下尽量提高其运行经济性。这也是运行中实现IBH经济调节的基础。

3 进气加热系统经济性分析

根据IBH作用和开度设置机理，其在机组启停过程中的具体动作如下。

（1）在机组启动过程中，随着IGV的角度逐渐增大，进气加热控制阀IBH在进口可转导叶IGV开度大于42°时，且转速大于95%时打开，到IGV开度大于63°时关闭，此时的机组负荷约为265MW（环境温度23℃）。

（2）在机组停用过程中，随着IGV的角度逐渐减小，IBH在IGV的角度为58.5°打开，此时的机组负荷约为285MW（环境温度23℃），当转速小于95%时关闭[2]。

但在机组日常运行中经常会发现，当负荷从满负荷减至280MW时，随着燃气轮机出力的降低，蒸汽轮机出力随着降低，而蒸汽轮机出力的减少滞后于燃气轮机。但总负荷必然等于燃气轮机负荷加上蒸汽轮机负荷，于是燃气轮机的负荷会出现先减少再增加的特点。

这一特点表现在IGV上就是开度从88°关至57.5°，后开至60°，这就使IBH在IGV关至58.5°时开启，而IGV未到过63°，IBH不关闭，只要负荷维持不变，IBH就会常开不关。

发现IBH开启后不关闭的情况经常发生在负荷设定在280MW左右。而目前江苏地区电网负荷普遍降低的情况下，280MW是江苏电网确定的9F单轴联合循环机组正常最低负荷。因此，本机组在投运后，约有55%左右的时间，都运行在这个负荷段上，这导致IBH开启，再循环量增加从而造成压气机效率的下降。而众所周知，对于燃气机组来说，压气机的耗能约占整个机组耗能的2/3。因此，如何在低负荷阶段防止IBH打开，直接关系到机组的经济性。

为了防止以上情况的出现，通过反复实践后形成以下的节能方法。具体是在夏季时，负荷减至300MW或者IGV开度小于59.5°后不要立即进行减负荷，先使负荷稳定5～15min，再减负荷至280MW，维持IGV开度不小于59°。当然在冬季时，由于环境温度低，IBH开启工作的最低负荷点还要上移。

总之，在265～295MW的负荷区间要注意监视IBH的工况，加负荷要快速，减负荷要缓慢。

4 结语

作为引进型机组，在原始设计上肯定是以引进国自身的国情工况设计的。在引进后，如何能够发挥先进机组应有的经济水平，则需要更多实践的论证。本文通过不断尝试，找到了在低负荷运行时，通过运行调节的简单变化实现IBH经济运行，具有一定实践意义，值得同类型机组学习。

参考文献

[1] 赵丽娟.论PG9351FA燃气轮机的进气加热系统[J].燃气轮机技术，2006，19（4）：15-19.

[2] 俞立凡，冯宜.9F燃机进气加热系统的经济性和安全性初探[J].电力建设，2008，29（9）：42-45.endprint