5000F燃气轮机联合循环机组安装冲管改进措施

杨少帅

中国电建集团核电工程有限公司 山东济南 250000

可持续发展背景下，能源政策不断调整，电网结构也发生了不同程度的变化，为了减少能耗和环境污染，天然气凭借其节能环保优势得到了广泛应用，以燃气-蒸汽联合循环机机组为代表，在电力企业广泛应用。但是，燃气轮机组安装施工中，冲管问题较为严峻，如果这一问题未能得到及时有效改进，不仅会延误工期，还会增加设备运行能耗，背离可持续发展要求。所以，为了缩短工期，减少能耗，应积极推动5000F级燃气轮机联合循环机组安装冲管问题，寻求改进措施兼顾控制能耗和成本问题，为机组稳定运行提供坚实保障。

1 机组概况

以某电厂的5000F级燃气轮机联合循环机组安装工程为例，二拖一燃气蒸汽联合循环，为冲动、双压、单轴结构，调整抽汽凝汽式汽轮机和自然循环余热锅炉构成。基于Mark Vie控制系统控制燃气轮机运行，Ovation3.5控制系统控制汽轮机，相较于以往的燃煤发电机组自动化水平较高。

2 5000F级燃气轮机联合循环机组冲管改进措施

5000F级燃气轮机联合循环机组安装中，冲管问题如何有效改进，直接关乎到后续机组稳定运行和运行效益。如果燃气轮组全速空载运行，投入进气加热系统，对余热锅炉主蒸汽管冲管，并网前对发电机组电气试验，在减少施工成本同时，缩短工期，力求带来更大的经济效益[1]。

2.1 进气加热系统

为了保证5000F级燃气轮机联合循环机组安全稳定运行，缩短工期，减少施工成本，应契合实际情况编制合理的施工方案。燃气轮机组运行中，保持全速空载运转，在满足实际需要基础上加热系统运行，实现余热锅炉主蒸汽管道冲管操作，同时冲转运行汽轮机。并网发电前对发电机组电气试验，试验结果符合要求后，方可并网发电。

进气加热系统的运行，将压气机出口的压缩空气抽出少部分，通过进气滤网到压气机入口加热处理。此种方式是为了规避压气机一级静叶在特殊温度换井盖出现结冰现象；将干式低氮预混稳定燃烧范围进一步扩展，预混燃烧模式下，通常机组有70%额定负荷，进气加热系统投入运行后，自动化控制开度为42°，可以适当的提升排气温度，燃气轮机及早进入到预混稳定燃烧状态，一定程度上延伸DLN1.0燃烧室预混燃烧范围。与此同时，调小IGV角度，符合设计防喘振边界要求[2]。

2.2 优化主蒸汽管路冲管方案

5000F级燃气轮机联合循环机组安装，缺少进气加热系统，排气温度常年保持在280℃，致使余热锅炉的蒸汽参数难以满足冲管标准要求。所以，冲管时确保燃机组并网带负荷运行，但可能会增加机组运行能耗，增加施工成本，燃机并网发电时需要经历较为复杂的审批程序，不可避免出现发电机并网时间之后的情况，增加成本。需要注意的是，进气加热系统投入使用后，规范办理并网发电手续，有助于提升排气温度，各项参数满足冲管标准[3]。通过此种方法，可以燃气消耗量至少减少50%，机组启动时间随之缩短，提升机组运行效益。余热锅炉高压蒸汽系统调整参数，额定温度为523℃，额定压力6.1MPa，额定流量193.2t/h；低压蒸汽系统额定温度253℃，额定压力0.617MPa，额定流量37.7t/h；冲管高压系统蒸汽温度300℃～350℃，压力则3.5MPa～4.0MPa。

吹管过程中，要注意冲管系数保持在1以上。

其中D是冲管时流量，R是冲管系数，Dz为设计流量，v是冲管的蒸气比容，vz是设计蒸气比容[4]。

2.3 优化汽轮机冲转方案

对汽轮机冲转方案优化改进是必然选择，主要是由于以往的5000F级燃气轮机联合循环机组选择冷态启动冲转方案，并网发电提升燃气轮机排气温度，保证各项参数符合要求。但是，并网发电审批流程繁琐、复杂，一定程度上延误冲转时间。所以，发电机并网手续审批过程中，同时进行空负荷试验和汽轮机冲转工作，定期对设备进行调试，可以缩短工期10d左右，降低安装成本，提升发电机组运行经济效益。

以5000F级燃气轮机联合循环机组为例，冷态启动冲转要求压力在2.0MPa～2.5MPa范围，温度控制在300℃～350℃范围。需要注意的是，5000F级燃气轮机联合循环机组在全速空载运行状态下，排气温度可以满足这一标准要求，不需要并网发电即可稳定运行[5]。

以往的燃气轮机联合循环机组冲管，选择常规方式会浪费天然气40万m³左右，机组带负荷20MW。而通过冲管方式改进优化后，天然气耗量则为18.85万m³，符合国家日常的节能降耗的号召，带来更大的经济效益和社会效益。

3 结语

综上所述，5000F级燃气轮机联合循环机组冲管问题不容忽视，处理效果直接关乎到能源耗量、成本和最终经济效益，这就需要电厂提高对其重视程度，寻求冲管方案改进优化，提出合理的改进措施来保证发电机组稳定运行。