燃气蒸汽（通用10篇）
燃气蒸汽 篇1
一、燃气轮机降氮的方法
现代工业生产, 往往造成对环境的污染。燃气轮机燃烧室的燃烧产物中的NOx直接参与化学烟雾的形成, 造成对环境的污染。因此应采取措施把燃气轮机NOX的排放量限制在符合环境所要求的水平。目前使用的控制NOx含量的方法, 主要有两种, 一是研制低污染燃烧室 (干法) , 另一种是往燃烧室中喷射水蒸汽 (湿法) 。当然燃烧室中燃烧区的温度超过1650°C时, 会有较多的氮氧化物生成, 排放后造成对环境的污染。往燃烧室中喷人适量蒸汽, 降低燃烧区的温度, 消除NOx的生成条件, 这是“湿法”控制NOx含量所依据的基本原理。[1]
由于电厂燃气轮机按P G6581B型改造后, 提高了机组燃烧室燃烧区的温度, 这使排气中氮氧化物 (NOx) 的含量增加。为减轻电厂烟气中污染物对环境空气环境的影响, 将对燃气轮机采用低氮燃烧技术控制燃烧温度, 以有效地控制NOx排放量。电厂采取往燃烧室里喷入适量蒸汽的方法, 降低燃烧室燃烧区的温度, 从而消除NOx的生成条件。蒸汽喷射系统就是为此目的而配置的, 喷入燃烧室的蒸汽量与喷入燃烧室的燃料量应满足预先规定的比例。
二、蒸汽喷射系统的设备构成及流程图
电厂使用G E公司喷射蒸汽降氮的方法和设备来降低氮氧化物排放的。
系统流程:蒸汽取至过热蒸汽母管, 经一级减温减压器、蒸汽回注控制阀及截止阀后, 通过燃烧室十支支管注入燃烧室。减温减压器的减温水来自锅炉给水母管;而蒸汽回注控制阀及截止阀控制进入燃烧室的蒸汽量与燃料量的比例。
图1是蒸汽喷射系统的管路图
绕着压气机壳体的环形母管喷到燃烧室火焰筒中去的。下面我们结合系统图来说明系统中各个设备的作用与功能:
1. 由马达定位的阀门, 用作隔离阀。位置开关33SJ-1用来指示阀门是打开还是关闭。
2. 减压阀V/R30, 限制蒸汽供给压力。
3. 压力变送器96P J测量蒸汽供给压力, 以供计算蒸汽流量和保护使用。
4. 带有两个压差变送器 (96S J-1,
-2) 的表管和孔板装置是测量蒸汽流量的主要设备。两个压力变送器是采用分区方式工作的, 96SJ-1监测低流量, 96SJ-2监测高流量。和采用一个变送器相比, 采用两个变送器在整个流量范围内提高了测量精度。
5. 热偶ST-SJ测量孔板后的蒸汽温度, 以供计算蒸汽流量和保护作用。
6. 截止阀, 它在电磁阀20S J-2带电
时, 靠加压空气打开。位置开关33SJ-2指示该阀门是打开还是关闭。
7. 当电磁阀20B S-1, -2带电时, 两只
凝结水排放阀靠压缩空气打开来排放凝结水。分别有两个位置开关 (33SB-1, -2) 用来指示这两只阀门的位置。
8. 蒸汽控制阀由一个电动—机械马达
执行机构来控制位置, 达到控制蒸汽喷射量的目的。执行机构接受来自控制盘得方向 (开或关) 信号和驱动脉冲信号。位置开关33CJ指示蒸汽控制阀是打开还是关闭。[2]
三、蒸汽喷射系统的投入与退出
A、系统投入
1、燃气轮机正常启动并网, 燃机负荷大于30%基本负荷。
2、锅炉、汽机正常启动运行。
3、减温加压器的投入:
3.1预热程序:将减温减压器的减压阀稍开 (约全程的5%) , 关闭减温减压器减温水进口处的截止阀, 全开减温减压器入口电动阀门, 全开减温减压器前电动疏水阀, 然后慢慢地打开主蒸汽至降氮系统的手动截止阀, 输入新蒸汽进行预热, 预热蒸汽压力应在0.02-0.05Mpa之间, 预热时间大于30分钟.
3.2试运行:预热结束后, 打开减温水进口截止阀, 并逐渐开启手动截止阀, 按每分钟升高0.1-0.15Mpa速度逐渐升压, 同时手动操作减压阀和给水分配阀, 使蒸汽的压力和温度达到使用要求 (温度及压力须GE确认) 。在升压过程中, 当压力升到额定压力的50%时, 用手动使安全阀起跳。检查安全阀的启闭是否灵敏, 同时检查安全阀排放管路情况, 确认后按规定定好安全阀的开启压力。打开疏水阀, 排除冷凝水。通过调整, 使蒸汽参数达到规定值。
4、检查系统有无泄漏、振动、疏水管线是否正常。
5、把减温减压器投入在自动位置, 必要时进行手动调节。
6、在P L C上投入蒸汽喷射系统自动, 进入MARKVI控制程序。
B、系统在下列情况应退出:
1、巡视检查系统存在严重泄露时, 停止系统运行。
2、系统存在严重水击的情况下, 停止系统运行。
3、仪表风存在严重泄露时, 停止系统运行。
4、水处理制水系统严重不足时, 已经危机机组安全运行时, 停止系统运行。
5、如因蒸汽喷射系统投入, 导致燃机排气幅差温度接近或达到报警时, 停止系统运行。
C、系统退出:
1、关闭主蒸汽至降氮系统手动截止门。
2、P L C盘面停运蒸汽喷射、减温减压系统运行。
3、打开系统疏水阀。
4、检查疏水、系统正常后, 关闭阀门。
四、结论
针对NOx生成机理, 采取向燃烧室注入少量蒸汽以降低燃烧区温度的措施, 对单循环燃气轮机会有1.8%的热耗率损失;但在某些情况下 (尖峰场合) , 利用蒸汽喷注出力会增加3%, 其经济性还是很有吸引力的。此外, 用此方法降低氮氧化物的排放, 会引起频繁的燃烧检查和设备寿命缩短。
摘要：应用天然气燃料燃气/蒸汽联合循环发电的优点是发电效率高和最低的环境污染排放。燃气轮机具有优良的燃烧特性, 控制低污染排放技术水平不断提高。随着氮氧化物排放污染的日趋严重, 国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。该文主要介绍燃气蒸汽联合循环蒸汽喷射系统的使用情况。
关键词：燃气蒸汽联合循环,降氮系统,吹扫,操作
参考文献
[1]杨顺虎.燃气——蒸汽联合循环发电设备及运行.第一版.北京:中国电力出版社, 2003:82-84[1]杨顺虎.燃气——蒸汽联合循环发电设备及运行.第一版.北京:中国电力出版社, 2003:82-84
[2]焦树建.燃气轮机技术.第二册.清华大学出版社, 1996:304-305[2]焦树建.燃气轮机技术.第二册.清华大学出版社, 1996:304-305
燃气蒸汽 篇2
尊敬的县政府领导：
您好！
山东威普斯橡胶股份有限公司多年来在县政府的正确领导和大力支持下，公司已给国内大型企业和世界各国加工输送带，产品得到一致好评。公司所需蒸汽由热电公司供应，但遇到特殊情况时，就无法保障公司蒸汽的正常供应，会直接影响生产，产品不能按期完成，迟迟不能供货，给客户造成直接或间接的巨大经济损失并要求索赔，将会给公司带来前所未有的巨大打击，更重要的是，和各行业辛苦建立的良好合作关系也会因此而丧生。
为了确保生产的正常运转，我公司特申请安装天燃气蒸汽锅炉一台，在紧急停汽时，用来急救，确保生产的正常运行，减少因无蒸汽带来的经济损失。特恳请县政府领导协调环保、安检等部门，同意购买，协调安装，以解燃眉之急。
在此，感谢县政府领导的帮助，望批准为盼！
燃气蒸汽 篇3
电力工程建设，百年大计，总体目标把控“质量、安全、进度、造价”，建设精品工程。
初步设计专业审查！热控涉及，全厂DCS网络是否分段、单元机组网络分开与否，是否需要“一键启停”功能，厂级监控系统的构建。
设计院技术规范书出稿时间！燃气蒸汽联合循环电厂热控专业所辖标段包括：分散控制系统（DCS）、全厂消防联动火灾报警系统、调节阀、全厂工业电视监控系统（包括电子围栏）、在线烟气监测系统（CEMS）、热控仪表成套设备、热控实验室设备、全厂SIS系统、热电管理信息系统（供热机组）。（按照以上顺序出技术规范书，满足工程基建流程工艺需要，贴合基建要求），对接设计院热控主设。
分散控制系统DCS是热控专业乃至整座电站核心设备，制约其技术规范书出稿，一个重要的因素是全厂IO点表的预估，解决方案：参考同类型已建成项目，分系统来预估IO点表，热控是一个与电气、机务、化学、锅炉等其他专业交叉专业，IO点表及仪表相关设备的提资工作量较大，建立厂家通讯录，制定相应的提资表格，提高效率。
热控造价把控。建安工程总包合同，弄清楚全厂IO点的预估，包括相关电缆量等，预留5%～10%的裕量设计。
根据项目工程里程碑节点计划，倒排热控施工一级计划。到现场开工建设后，联络电建施工单位热控负责人，按土建、机务二级网络计划，倒排热控网络二级施工计划。包括现场的施工安全。
到热控设备安装期，核对图纸设计与实际安装工艺，及时和施工方、设计院沟通，通过邮件、传真、工程联系单（协调电建单位）。
无锡蓝天燃机热电工程一共出具13份热控设计变更，其中火灾报警系统有3份，
RK001设计变更已执行，原因；火灾报警设计未按最新GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》执行。
RK002：设计变更未执行，变更原因：集中控制室内火灾报警盘背面要求具有一米的检修空间，现场解决方案：通过延长盘柜后方控制电缆的距离，火灾报警控制盘挪出现场检修措施，没有调整控制盘柜的位置。
RK010：设计变更已执行，变更原因：火灾报警系统接线布置图修改：变更原因：主厂房8.5米层之前没有设计红外对射检测探头，现场加装三组对射装置。
RK003：设计变更已执行，变更内容：锅炉补给水系统增加一台反渗透装置浓水复用、排放流量测量装置，每台机组循泵出口供水母管增加1个压力变送器；增加3台天然气调压站流量计算机与天然气调压站DCS远程柜的LC卡的通讯电缆。
RK004：设计变更已执行，变更内容：ETS机柜接受2路220VAC电源，一路由UPS机柜供电，另外一路由电气MCC供电。抽气快关阀增加全开/关信号（DI），增加紧急关指令（DO）。高压启动油泵出口增加一个双支铂热电阻（12MAV10CT101）及相关接线增加。
RK005：设计变更已执行，变更内容：辅控楼会议室温度、辅控楼工程师室温湿度仪接线方式修改，电气相关点到DCS机柜DI点公共端的跨接修改事宜。（此处不符合DCS系统分散控制要求，属于设计缺陷）
RK006：设计变更已执行，变更内容：锅炉380VAC电源柜母线电源故障（10CBB00CSB02R003）、锅炉220VAC电源柜母线电源故障DI点取消（厂家图纸修改导致）。增加#1～3自清洗过滤器的进线电源。（厂家图纸修改导致）
RK007：设计变更已执行，变更内容：每台炉增加锅炉电源柜至CEMS电源箱的UPS电源电缆和伴热电源电缆各1根（设计遗漏）。#1汽机房相应设备已关闭（J0CYE00CBD00R001）、#2汽机房相应设备已关闭（J0CYE00CBD00R002）由DI点修改为DO点。（厂家图纸修改导致）
RK008：设计变更已执行，变更内容：循环水泵摄像机视频信号电缆由网线改为光纤（根据现场实际情况），除盐水箱单法兰液位变送器的一次门，型号修改为J41H P1.6，DN50，共计2个。（设计遗漏），根据汽机厂的到货情况，增加凝汽器热井水位3（12MAG10CL103），每台机组1台导波雷达液位计（汽机厂图纸不完善导致）。
RK009：设计变更已执行，变更内容：增加冷却塔进口电磁流量计动力电源。增加化水废液泵出口电磁流量计（原为平衡流量计）电源.。增加循泵冷却风扇电机的控制。380VAC变频电机增加冷却风扇的停止反馈信号。每台机组增加润滑油滤油器前后差压开关的220VAC电源2根。（设计遗漏）
RK011-012：设计变更已执行，变更内容：高低旁DI测点修改，真空泵、开闭水泵温度测点数量修改。（厂家资料变更）
包括化学区域室外的变送器取样管，应该考虑保温箱，加装电伴热。室外的电动执行机构应该设计防雨罩。
设备调试期，做好与调试单位热控专业对接联络，将现场DCS组态逻辑与二联会定稿的逻辑联锁保护说明书核对（在DCS逻辑组态之前，组态方编写DCS逻辑组态说明书，提交生产准备部相关专工审核定稿，后开始DCS逻辑组态工作），DCS设备到现场安装就位，搭建现场DCS网络，工程师站现场配置，开始现场逻辑核对工作（将定稿后的逻辑说明书转调试热控与DCS组态核对），把现场组态不符的逻辑做好统计，和DCS现场服务工程师对接修改。
厂家资料收集，将温、压、流、振动、位移等相关保护定值整理成册，在分系统调试、信号联调时安排调试单位将其在DCS逻辑组态中修改完成。
在机组整套启动前，将容易误动的热控保护逻辑梳理，召开热控逻辑定值保护讨论会，邀请项目总工参加，形成终稿，签字公示，执行下装修改。
安装做到与设计图纸一致、DCS逻辑组态与逻辑说明书一致。
南汽9E燃机机组热控调试顺序
1、南汽厂9E燃机机组MARK盘上电条件：TCC内部接线已完成（南汽电气、热控厂家调试TA）燃机就地控制室MCC上电、直流蓄电池组上电调试完毕、直流屏已调试完毕（需要南汽协调直流屏厂家到现场配合调试）。
2、MARK盘上完电，冷却通风风机具备试转条件，试转风机。
3、燃机专业的油循循环结束、油质合格后，油泵保护联锁试验。
4、CO2保护模块，IGV等相关模块调试、可燃气体检测模块调试、TSI系统静态调试。
5、4个燃料伺服阀调试、防喘阀调试。
6、燃机调试的下一个节点就是盘车/高盘。
7、燃机假点火试验。
8、燃机点火、燃机熄火保护试验。
9、燃机全速空载、假同期、单个控制器死机冗余试验。
10、燃机一次调频、一次调频在线监测试验。
每天晚上制定第二天的调试计划，EXCLE表格梳理当天存在的调试缺陷，及时联系处理。
燃气蒸汽 篇4
SZS55-1.25-Q型燃气蒸汽锅炉 (南京奥能锅炉有限公司生产) , 由燃烧区、高温连接烟道 (膨胀节) 、对流区、省煤器连接烟道和省煤器等5部分组成。外部给水由省煤器预热后进入上锅筒, 上锅筒内给水分配管将水输送到沿锅筒长度的不同地方, 上下锅筒之间由大量的对流管连接;燃烧区由上下集箱、膜式壁及前后墙组成;对流区下锅筒与燃烧区下集箱由12根连通管相连, 燃烧区上集箱产生的蒸汽由14根导汽管输送到对流区上锅筒的水汽连通管;由于对流区换热管受烟气冲刷的强度不同, 使得对流区靠近炉前部分为下降管, 炉后部分为上升管, 以此来维持对流区的水动力平衡。锅炉燃烧区产生的蒸汽由导气管导入上锅筒, 与导流管中产生的蒸汽在上锅筒中汇集, 依次通过水下孔板、钢丝网和均汽孔板, 然后通过顶部的管口向外供蒸汽。
2故障现象
锅炉在低负荷运行时蒸汽品质可满足要求, 但高负荷时蒸汽带水, 且前后存在液位差, 炉后液位波动大。
3原因分析
低负荷时燃烧区受辐射热比较弱, 火焰尾部导气管内的蒸汽流速不是很高, 其在锅内封闭区域内对水位的“压迫”不是很强烈;另外低负荷时燃烧区出来的烟气温度还不是很高, 使得其与对流区接触的钢管对流换热强度不是很高。这些原因使得锅炉水位不会抬升, 且汇集后的蒸汽在通过炉后的水下孔板时流速不会很快, 液位可以保持一个稳定的状态。高负荷时, 由于火焰变粗、变长, 炉膛内膜式壁产生的蒸汽过多, 炉膛后部的导气管来不及输送大量蒸汽, 于是此股蒸汽在上锅筒内对水位形成一种“压迫”, 使得水位有可能抬升;另外随着负荷增加, 对流区尾部的管子受热, 对流热强度急剧增加, 管内产生大量蒸汽, 大量蒸汽通过水下孔板区域时, 穿孔流速过大, 使得炉后液位抬升。这些原因综合导致了锅炉尾部液位升高, 过高液位影响钢丝网的汽水分离效果, 使得蒸汽中带水。
4改进措施
(1) 将锅内原挡板拆除后沿着锅筒纵向方向开槽, 槽宽度为40 mm, 正对导气管中心左右各150 mm范围内不开槽。这是为减轻导气管内蒸汽流经水下孔板时对穿孔速度的影响, 使所有燃烧区产生的蒸汽通过导气管后从开槽的缝隙中流出, 既减缓密封区内压力, 也降低蒸汽穿孔时炉后水位的抬升。
(2) 在原挡板外50 mm处加装挡板, 其底部距离锅筒中心线175 mm, 这是为促使通过槽内的蒸汽遇到此挡板后向下流动, 然后向上流经主蒸汽阀, 蒸汽沿S形路径流动, 蒸汽中的水滴在重力作用下与蒸汽分离。
(3) 取消原V形钢丝网, 改为水平钢丝网, 且在钢丝网进口处安装均汽孔板, 这是为增加蒸汽空间, 提升汽水分离高度, 改善汽水分离效果。
5改进效果
燃气蒸汽 篇5
摘要：由于我国能源结构的不断调整以及天然气的普及应用，所以大部分地区已经采用了9E联合循环发电机组。虽然设备性能较为良好且经济指标比较先进，但是依然需要结合当地电网的运行特点，做技术改进和运行的优化，提升节能降耗性能，降低运行成本。本文通过阐述9E燃气-蒸汽联合循环发电机组的相关概念，并分析研究了通过节能措施来提升发电机组的节能运行能力。
关键词：节能降耗；9E燃气-蒸汽联合循环发电机组；节能运行
我国虽然是能源生产大国和消费大国，但是我国的能源利用率却并不高，要提高国家能源效益，确保经济的持续发展，必须在节能降耗上采取有效措施。因此我国大部分地区都已使用9E燃气-蒸汽联合循环发电机组。根据当地电网运行特点，对9E燃气-蒸汽联合循环发电机组采取有效的节能措施，可以进一步的起到节能的目的。
一、9E燃气-蒸汽联合循环发电机组相关概念
联合循环系统由两个系统组成，即蒸汽轮机系统与燃气轮机系统联合组合成的联合循环发电配置。因使用燃烧工质的不同，分为天然气、高炉煤气、燃油等联合循环燃机，如果按功率的不同，可以分类成小型、微型、重型等一些类型燃机。重型燃机与小型燃机各有优缺点，对于重型燃机来说，使用寿命比较长。对轻型燃机来讲，其结构轻便且紧凑，但是使用寿命相对较短。
（一）联合系统中的蒸汽轮机系统
蒸汽循环中的主要设备是蒸汽轮机，在进气参数上面，可以分为多参数与单参数。一般设备选择使用是依据余热锅炉的蒸汽参数来确定。联合循环系统中蒸汽轮机的特点有三个。第一个特点，需要满足机器快速启动的要求，需要采取一定的措施来提高其性能。第二个特点，由于功率从100%直线下降为45%时，蒸汽的压力却线性降低然后恒定不变，因此需要采用滑压运行方法，不能使用恒常不变的调压方式。第三个特点，在联合循环系统中，蒸汽轮机不具有回热给水加热系统，导致此轮机与常规蒸汽轮机想比，由低压缸排向凝器的蒸汽流量要更多。所以应该改进联合循环系统中蒸汽轮机的凝汽器与低压缸，来增大此轮机换热面积与通流能力。
（二）联合系统中的燃气轮机系统
燃气轮机系统的工作原理，即轴流压气机将外部空气吸入设备里，然后经过压缩后，将压缩气体送到燃烧室，与燃烧室的燃料进行混合后，使用受控方法将混合物进行定压燃烧。其形成的高压高温烟气进入到透平段，在经过膨胀运行后，带动动叶片高速旋转，引起转子旋转运动，其输出的功率一部分用于驱动压缩机，其他部分用于对机械设备的驱动。燃气轮机需要在启动设备的带动下从静止启动，达到一定转速后，在燃机点火运行并及时与启动设备脱离。因从燃气轮机中出来的烟气温度一般在500℃以上，在普遍情况下，都被回收利用。由于燃气轮机负荷适应能力好且启动停止速度快，所以燃气轮机一般应用于电力供应不足且经济发展比较快的调峰电站和地区。
燃气轮机系统主要包括主体构成和整机系统两个部分。其主体由燃烧室、透平段和压气机组成。因透平段与燃烧室在高温环境下，且要承受因燃气轮机启动与停机时产生的热冲击，因此这两个部件的性能是影响轮汽机寿命的主要因素。为了保证轮机的运行寿命，需要使用空气冷却技术以及钴基等耐高温材料与耐温涂层。燃气轮机系统的整体系统除了基本部件外，需要具备良好的调节保安系统以及附属系统与设备，如起动装置、空气过滤器、润滑系统、消防设备等。
（三）关于联合循环系统中的余热锅炉
在联合系统中，余热锅炉利用燃气轮机排除的烟气来生产蒸汽。因燃气轮机排出的温度很高，所以余热锅炉用对流换热的方式来进行生产，其具备几个特点，第一，采用的汽包比平常锅炉的要大。第二，通常使用的是空间系数比较好的翅片管。第三，一般将余热锅炉的排烟温度定为150℃以下。
二、在9E燃气-蒸汽联合循环发电机组中的节能运行中的有效节能降耗措施
（一）降耗措施在燃气轮机的节能运行
1、预热天然气
因为我国的联合循环机一般用于调峰，因此机器启停运行比较频繁，所以为了使机组能够较为经济的运行，需要在不影响安全运行的条件下，对循环机组进行改造，减少其启停机次数。燃气轮机的燃烧与燃烧室的动态特征受天然气温度变化的影响，为了满足9E机组的燃烧要求，应该将天然气的温度控制在20℃左右。通过热水锅炉加热来控制天然气的问题，热水锅炉具备温控单元，能够对低温启动和高温停用实行自动控制，从而保证天然气的温度一直处于比较好的状态，提升联合循环机组的经济性能与安全性能。
2、使联合循环系统下的燃气轮机机组冷态启动时间改善
依据相关机组启动数据，可以了解到机组的冷态启动为启动主要方式。从启动燃气轮机开始，到联合循环机组带满负荷运行，这个时间段大约为4个小时。对于调峰电厂来讲，必须保证启动时间短，保证能快速响应电网调度，保证机组的运行经济性。虽然对燃气轮机来说，其启动较为迅速且运行较为稳定，但余热锅炉厚壁以及金属蒸汽轮机在受热后会有应力变形情况，所以其启动时间受到了一定的限制。
保证满足燃气轮机快速启动的要求，联合循环机组可以从以下方面优化快速启动项目。第一方面，在保证机组安全前提下，降低汽轮机加负荷和冲转的时间。第二方面，降低余热锅炉侧生成的等待时间，且使其满足汽轮机冲转要求的蒸汽参数。第三方面，不仅要优化燃气轮机以及疏水系统的运行性能，而且需要优化燃气轮机和锅炉的启动时间。
通过此优化调节，与优化前启动方式相比，将燃气轮机从启动到汽机冲转的启动时间缩减了将近20min，能够节省天然气达2000m?，并有效减少了机组的启动时间，缩减了机组启动耗费的天然气。
3、改善冷却循环方式
在燃气轮机停机后，因燃气机润滑油系统与燃气轮机的燃油温度较高，因此冷却需要循环水。一般在常规下，要开启1台300KW功率的循环泵对循环水进行长时间的冷卻。依据数据分析，在出环境温度在1-10℃条件下，可以使用内冷水冷却，而不使用循环泵，或改用功率较低的小型循环泵进行冷却，降低对燃气轮机在低温环境里的备用电能的损耗。
4、使燃气轮机的离线水洗周期改善
因燃气轮机的长时间运行，其热效率会慢慢降低。所以为了保证燃气轮机的热效率，需要定期对燃气机的性能进行测算，并与GE公司的折算公式相结合，统计分析燃油轮机的周期负荷下降值、实际气耗等参数，根据分析结果，制定出合理的离线水洗周期。在使用该措施后，可以将燃气轮机的负荷下降率降低1%-2%，提升发电经济效益。
（二）降耗措施在蒸汽轮机与锅炉的节能运行
1、改善汽轮机的疏水系统
因燃气轮机运行启动频繁，余热锅炉在升温升压的过程里，因疏水温度高且流量大，导致排污降温池有很多蒸汽冒泡，且有翻滚出2m左右的水柱翻滚出，在此情况下，即使将循环冷却水开到最大量，也只能稍微缓解此现象。特别此现象在蒸汽轮机中更为明显，如果燃气轮机将封闭母线架设置在排污降温池的正上方，将影响设备运行的安全性，且会导致热能的严重浪费和循环冷却水的消耗，因此在对汽轮机的疏水系统进行改进时，可以在以下方面来实施：
对汽轮机的疏水系统进行改进，可以改善其操作流程方面。在汽机的高、低旁阀启动后，且高旁阀前的汽温在150℃以上，此时手动强制关闭疏水至全厂疏扩气动门。在汽机挂闸后，使汽轮机的运转速度达到600r/min时关闭。在汽轮机负载达到15%的额定负荷时，使汽轮机的所有疏水关闭。通常在正常停机情况下，在气机负荷降低到15%时，应该强制关闭在汽轮机高、低旁阀门前的疏水至全厂疏扩气动门，开启其余的疏水气动门。应当延迟疏水至全厂疏扩气动门的开启时间，使其开启时间在汽轮机高、低阀门关闭之后。如果使用这种操作的话，能够防止高温疏水大流量连续的进入排污降温池，且能够确保疏水的稳定性以及连续性。通过优化操作流程后，不仅对其存在的不安全性进行了改进，而且在一定程度上提升了机组的热能效率，降低了工业循环水的使用量。
2、在机组启停的过程中进行优化辅机启停的措施
厂用电率是衡量联合循环机组经济性能的主要经济技术指标之一，减少辅机耗电是降低厂用电率的主要措施，除了对辅机进行变频改造等技术措施外，通过对辅机在运行方面存在的节电潜力的挖掘，可减少机组启停过程损耗，，降低机组厂用电率。如循环水泵在机组冷态启动时先启动小泵，在高旁投入前再启动 一台大泵，第二台汽机并网后根据负荷情况启动，热态启动过程先启小泵运行，抽真空后即启动一台循环水大泵，第二台循环水泵并网后根据机组负荷情况启动；停机时当汽轮机负荷低于一定值（如9E机组汽机负荷40MW）时停运一台循环水泵，机组解列后转速低于2500rpm且确认无蒸汽排入凝汽器时，开启高旁减温水10%并打开本减温水电动门，启动循环水小泵，停运另外一台循环水泵。冷却塔风机机组启动过程当高旁投入后根据循环水池水温上涨情况逐台启动，停机时燃机开始降负荷时即可停运全部风机。凝结水泵在启机时等待主汽压力到一定值（如0.2MPa）时启动，停机时轴封退出主汽压力泄至0时停运。
3、改善对热力设备水汽系统的保养措施
因热力设备在停运时会受到腐蚀，因此需要采取一定的保护措施，在停用保养上，应该使用将热风干燥设备保养和余热锅炉开机保养相结合的方法。这个方法要求，每月必须进行一次余热锅炉的开机保养，在锅炉带压放水一周后，将热风干燥装置启动。
（三）合理布置发电岛
在联合循环中，应该对燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉以及发电机进行合理的布局，其布置的合理性与否，直接影响了联合循环装置的运行性能。在2GTG&HRSC+ISTG联合循环配置中，通常有几组不同的布置。一般情况下，不应该选取主蒸汽管道长的布置方式，因为会降低联合循环机的热经济性能与调峰性能。在技术经济较为合理且在场地允许的情况下，使联合循环机组的布置对称且紧凑，并尽可能的缩减主蒸汽管道的长度。比如不应该选用以下（b）式联合循环布置方式。
2GTG&HRSC+ISTG联合循环布置方式图
GT为燃气轮机；ST为汽轮机；G为发电机；HRSG为余热锅炉
结束语
因节能降耗关系了国家的能源效益，所以必须加强对其的重视度，应不断改进节能措施，在施行节耗措施时，应该分别进行分析，如从燃气轮机上改进节能运行方、及从蒸汽轮机改进节耗措施，并合理的布置机组的布局，通过不同的节耗措施，达到提高节耗的有效性的目的。
参考文献：
[1]金亮.9E燃气-蒸汽联合循环发电机组节能运行[J].电力与能源，2011，32（3）
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值，也就是说项目进度落后了。如果发现延后的工作是在关键路径上，或者如果该项工作的延误会给后续工作产生总要影响或者给工程项目带来高风险，就要马上采取措施，以便在以后的工期内消除延误工作带来的影响。相反，如果工作是一个正的进度差异或者认为不会给工程带来高风险，就不应该增加资源来加速项目的进度。财务管理部门和工程管理部门周期性地测量项目成本执行效果，可以描述项目已完工部分的赢得值和为实现赢得值而实际产生的费用之间的关系。
7、项目进度与成本的偏差识别和分析
经过之前的成本核算和绩效评估，通过赢得值法中四个评价指标可以发现出项目中的费用和进度偏差。项目中偏差产生的原因是多种多样的，例如：最初项目计划制定对设计周期估计不足、采购中遇到供应商无法及时供货、现场安装发现设备缺损等，无论何种情况发生，最终都会体现为项目运行偏差。
8、完工成本預测
在通过对实际成本和测算成本比较基础上，结合进度的绩效测量，财务管理部门和项目管理人员可以快速、独立的预测项目全部完成时所需的总成本。
9、改进措施
在以上实际进度与成本偏差识别的基础上，项目管理人员可以对项目状况进行更深层次的分析，从而判断出项目当前的状况属于哪一类，对项目整体运行趋势有一个了解并采取相应的措施。
在项目的实际运行过程中，往往会产生偏差，甚至是很大的偏差，这就要求项目的相关管理人员对项目费用和进度的进展状态随时进行监控。将国际上先进的工程公司普遍采用的赢得值法用于对工程项目的费用、进度综合分析控制。通过工程成本的动态集成管理，克服了以往费用与进度分开控制的缺陷，通过以资金已经转化为工程成果的量来衡量工程项目实际进度和耗费资源的情况实现动态的工程项目监控。通过经常地、及时地费用进、度绩效分析，可以及早地发觉费用、进度差异，以便在情况变坏之前能够采取纠偏措施。从项目实践来看，有效的避免了电网建设项目超预算导致无法按期进行工程决算的问题。
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Web认证、MAC地址认证和802.1x认证是电力调度数据网常用的集中终端授权访问控制的方法。Web认证的方式比较便捷，无需安装相应的软件，但其认证系统存在较大的安全隐患，容易出现网络堵塞，因此，安全性能一般。MAC地址认证比较简单、有效，但需要对所有用户的MAC地址进行记录，因此不适合用户较多和移动终端的情况，且其维护和配置都相对复杂。802.1x认证是一种认证策略，其具有逻辑端口和物理端口的双重性质，能够对认证端口进行辨别，除了802.1x的广播报文和认证协议，不允许其他端口通过。在实际应用过程中，可以根据电力调度数据网的实际情况来选择合适的认证方式，实现电力调度数据网的应用接入安全。
结束语
总而言之，电力调度数据网的安全性，对电力企业供电的稳定和人民的用电安全都有着重要的作用。因此，相关的法律法规对于电力调度数据网的网络提出了很高的要求。要保障电力调度数据网在复杂的网络环境中的安全，就需要积极应用安全技术，以减少各种安全隐患，提高电力调度数据网的自动化水平和安全性能，保障其平稳、安全运行。
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燃气蒸汽 篇6
关键词：燃气,蒸汽,循环机组,研究
通常情况下, 燃气—蒸汽联合循环机组由燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机三大部分构成, 而目前最常见的燃气蒸汽联合循环机组是无补燃的余热锅炉型, 在该系统中, 燃气轮机处于主动的地位, 余热锅炉则伴随燃气轮机的转动而运动。同时, 蒸汽轮机通常为尽可能地利用燃气余热, 一般运行方式采取滑压式。本文通过对型号为GEMS7001EA的燃气蒸汽联合循环机组的非线性状态空间方程加以分析, 从动能与热能之间的互相转化及其控制等方面对建立燃气蒸汽联合循环机组模型进行研究。
1 联合循环机组燃气轮机的控制系统
一般来说, 联合循环机组燃气轮机控制系统主要包括转速及负荷控制、转子角加速度控制、透平温度控制和压气机入口导叶控制四大控制系统组成。
转速及负荷控制系统。作为燃气轮机最基本的控制系统, 负荷/转速控制系统是指为方便对负荷加以调节, 其转速控制在发电机并网运行时为有差控制, 并且这时的转速控制器保持10~50之间的增益值和2%~10%的不等率。此外, 在燃机轮机实现并网运行的过程中, 为了调整其负荷, 通常首先对其转速基准进行调整, 使其与实际转速之间产生一定量的差值, 以便令输出燃料的基准值得到改变, 最终实现负荷得以调整的效果。当转速不等率去4%时, 利用W/ (Y+Z) 这一传递函数, 可得W=1/转速不等率=25;其中Y=0.0 5.Z=1。
转子角加度速度控制系统。加速度控制系统是指为保证燃气轮机的机组安全, 因此在遇到某些特殊情况时, 如燃气轮机起动过程的起动加速率受到限制或者突然出现甩负荷抑制动态超速的现象, 为使得热部件的热冲击减少, 而对转子的角加速度加以限制, 使其低于系统所给定的值。其具体过程是, 首先将速度信号进行微分, 得出实际的加速度, 接着, 用这个加速度与额定加速度相比较, 再将两者的偏差输入积分调节器内, 利用公式G (S) =100/S, 最后加以积分得到加速度燃料基准[1]。
透平温度控制系统。温度控制系统是指为防止透平的进口叶片产生损害, 因此对透平的进口温度T3加以限制。而在实际的温度控制系统操作过程中, 温控系统首先通过控制排气温度TX来达到控制T3的效果, 并且该系统相当于一个比例积分调节器, 其计算公式为:
当所测到的排气温度 (TX) 比温度基准 (Tr) 高时, 温度控制系统将会不断调节控制燃料基准, 使排气温度持续降低, 直至TX小于温度基准方可[2]。
压气机入口的导叶控制系统。一般来说, 压气机入口的导叶控制系统, 其主要作用是使燃气轮机排气温度的变化能够遵循一个既定的规范, 并且保证排气温度能够符合余热锅炉的设计进气温度的要求。通常, 当燃气轮机携带部分负荷时, 为降低空/燃比的上升率, 以便使控制系统所获得的排气温度达到最大, 一般会将压气机入口导叶在可调操作范围之内尽量关小, 以便使压入机的空气流量降低。其中压气机入口导叶控制系统的比例积分公式为:
该控制系统以实际排气温度值和排气温度基准值作为输入参数, 并将两者的差值加以积分, 直至两者的差值为零时方可。并且在对压气机入口导叶进行调节时, 需要对其调节范围采用一限制器加以限制, 而不允许将入口导叶全部关闭[3]。
2 燃气蒸汽联合循环机组模型
作为联合循环机组电站的核心组成部分, 燃气轮机主要包括燃烧室与燃料供给执行机构模块、排气流量计算模块、排气温度计算模块、转子模块四大模块类型。首先, 燃烧室与燃料供给执行机构模块的微分方程模型表示为:
式中:uf为燃气轮机内的燃料控制信号;n为燃气轮机的转速信号;α1为控制燃料压力的速比阀输出信号。其中, 0.15≤uf (t) ≤1.0。
其次, 转子模块的微分方程模型为:
式中:αIGV为压气机入口导叶角度µIGV为压气机入口导叶控制器的控制信号。
再次, 排气温度计算模块的微分方程为:
式中:TX为透平的实际温度;1η为温度场的输出信号。此外, 额定排温Tr的值一般设定为538℃。
最后, 转子模块的微分方程为:
式中:γ为燃烧室到透平之间容积效应的输出信号;ωf为燃料流量信号。
联合循环机组的余热锅炉模块及蒸汽轮机模块。文中将典型的无补燃锅炉用作余热锅炉, 该锅炉遵循能量守恒定律和热力学三大定律。若假设在工况范围内余热锅炉的热效率为70%并保持不变, 同时保持由水吸收热量最终转化成2500k J/kg的蒸汽焓升一定, 则余热锅炉产生的蒸汽量主要决定因素便只有燃气轮机排气的温度及其流量。其中, 余热锅炉的动态特性可由公式 (7) 来加以表示:
由于该无补燃的锅炉汽轮机在整个电站中输出功率比例较小, 因此可以将蒸汽压力的变化忽略不计, 这时得到蒸汽流量与发电功率之间的关系如图1所示。
其中TR与TS分别代表再热器和高压透平的时间常数;C表示在整个蒸汽轮机功率中高压透平功率所占的百分比[4]。
3 燃气蒸汽联合循环机组模型建立研究
通过运用现代科技, 将GEMS7001EA型燃气蒸汽联合循环机组的控制系统模型置入Simulink/Matlab软件之中, 利用仿真技术对其加以研究, 从而对参数及模型的有效性进行验证。
鉴于燃气轮机要实现并网发电时, 需要让其转速与电网的频率变化基本保持一致。然而由于在正常情况下电网频率的变动以及单个机组转速的变动均微乎其微因此, 可以将转速的变动给整个电网频率所带来的影响, 在进行一次调频的过程中忽略不计。故而, 在建立燃气轮机控制系统模型时, 可以初步认为燃气轮机的转速保持一个恒定的值。此时, 为了是机组功率实现误差调节, 并且完成并网发现的目标, 燃气轮机的转速需要采取有差转速控制系统。此外, 为了保证机组能够一次调频成功, 还可通过调节转速基准, 将机组转速控制系统的给定值适当增大, 以便使得该机组的功率相应增加。其中转速基准是负荷指令的前馈环节, 它在燃气机组并网之后通过改变汽轮机出力的升降来达到调节机组转速控制系统给定值的效果。并且通过转速基准调节的出力伴随转速基准的增加而上升[5]。
4 结语
通过在Matlab/Simulink仿真软件环境下对GEMS7001EA型燃气轮机的控制系统模型加以研究分析, 使系统能够真实再现燃气蒸汽联合循环机组电站升降符合等工作原理, 得出其转速能够基本与额定值保持一致, 且负荷的输出相应比较迅速, 由此证明燃气轮机可以实现一次调频, 并且说明能够用来对实际燃气蒸汽联合循环机组进行研究。
参考文献
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燃气蒸汽 篇7
近年来随着国内天然气消费的快速增长,特别是随着西气东输、川气东送、大鹏LNG、莆田LNG等天然气储运基础设施项目的建成投产,促使广东、福建、浙江、上海等省市一批燃气发电项目陆续建成投产,在满足电力需求增长的同时,创造了较好的经济效益和社会效益。燃气蒸汽联合循环发电由于具备高效、低耗、环保等优势,其推广应用进程在逐步加快。
1 机组热力学特性
燃气蒸汽联合循环发电机组主要由三部分构成,即燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机。其中燃气轮机作为联合循环的核心部件,其性能直接影响联合循环热效率。余热锅炉和蒸汽轮机所组成的蒸汽系统,其参数也主要取决于燃气轮机的排气参数。从热力学基本定律可知,联合循环的热效率主要取决于循环的吸热平均温度和放热平均温度。提高吸热平均温度或降低放热平均温度,均可提高机组联合循环热效率。燃气蒸汽联合循环将具有较高吸热平均温度的燃气轮机与具有较低放热平均温度的蒸汽轮机结合起来,使燃气轮机的排气废热成为蒸汽轮机循环的加热热源,使整个联合循环热能利用率较单独的燃气轮机循环或蒸汽轮机循环得到明显提升[1]。
2 机组配置选型
一般为了充分利用天然气资源,并尽量降低供热供电价格,应尽可能选用高效率的燃气蒸汽联合循环机组。联合循环机组的轴系配置有两种形式:一是单轴配置,即燃气轮机和蒸汽轮机同轴驱动发电机运行;二是多轴配置,即燃气轮机和蒸汽轮机分别拖动发电机运行。单轴配置适宜带基本负荷,多轴配置则适宜热电联供,蒸汽轮机的变负荷运行不影响燃气轮机。系统应用中常见的多轴配置有“一拖一”、“二拖一”两种方案。“一拖一”配置1台燃气轮机、1台余热锅炉和1台蒸汽轮机。“二拖一”配置2台燃气轮机、2台余热锅炉和1台蒸汽轮机。“一拖一”由于系统构成相对简单独立,因此运行控制方便灵活,可靠性更高。“二拖一”在较高负荷时整体效率要高于“一拖一”,在半负荷以下运行时,整体效率低于“一拖一”,但由于2台燃气轮机共用1台蒸汽轮机,当其中1台燃气轮机出现问题或者低负荷运行时,各机组之间需要协调参数运行等问题,控制及运行相对复杂。一般热电联供机组需带供热负荷时,出于供热可靠性考虑,可考虑选用多轴“一拖一”方案[2]。
燃气蒸汽联合循环机组常用系列按照容量由小到大依次为6B、9E和9F,其容量和最大供热量如表1所示。
在选择燃气轮机设备时,应考察其技术的先进性、产品的成熟性和稳定性。目前美国GE、法国阿尔斯通、德国西门子、日本三菱等公司的燃气轮机均已在国内相关行业内投入使用。
3 机组性能比较
燃气蒸汽联合循环发电机组具备频繁启停能力,启动速度快,目前单循环机组冷启动至满负荷只需8min~9 min,联合循环机组启动只需30 min~40 min,因此相比其他类型发电机组在调峰方面具备明显优势。同时燃气机组效率更高、排放更低,能较好地满足当前节能减排的需要,例如单循环效率为43%~45%,联合循环效率为58%~60%,SO2排放量接近于零,NOx排放约为0.001 5%,CO2排放低于燃煤发电50%以上。
4 应用前景展望
2011年中国天然气消费量为1 307×108m3,从2000年至2011年,天然气消费年均增速为16%。据预测2015年国内天然气消费量为2 600×108m3,2020年消费量为3 500×108m3,同时预计2020年发电用气在天然气消费结构占比达25%左右。按照此规模测算,至2020年国内燃气发电用气总规模高达875×108m3。因此预计在“十二五”及远期,长三角和东南沿海将大量建设高效环保的燃气蒸汽联合循环发电机组来满足其新增电力需求,而在环渤海地区燃气机组也将大量代替燃煤机组,在国内其他具备条件的地区也将布局发展燃气机组。
5 结语
沿海各经济发达省市对节能减排和环保工作的日益重视,大力发展燃气电厂已是大势所趋。燃气蒸汽联合循环发电机组在推动经济发展、资源高效利用的同时,能够明显改善环境空气质量,有效实现节能减排目标,具有可观的环境效益和社会效益,在“十二五”期间应充分重视并推动燃气蒸汽联合循环发电机组的发展。
摘要：近年来燃气发电特别是燃气蒸汽联合循环发电机组项目发展迅速,从机组热力学特性、配置选型、性能比较等方面进行了分析,并对其未来应用前景进行了展望。
关键词：燃气蒸汽联合循环,发电机组,应用,研究
参考文献
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燃气蒸汽 篇8
天然气热电联产建设具有环保优势,符合国家产业政策,燃气机组运行调节灵活,技术、经济先进合理,是当前建设周期短,占地面积小、自动化程度高的发电设备,在当前电力行业具有广泛发展前景。燃气电厂主机设备应选择先进、成熟的燃气轮机及配套设备,引进国外先进技术,提高设备的自主化比例和水平,同时考虑设备的技术和价格优势。
2 当前联合循环主机介绍
2.1 燃气轮机产品
“9F级”燃气轮机是250 MW级燃气轮机的通称,目前单机容量为已超过300 MW,燃烧室出口燃气温度已达到1 400℃,效率为36.9%~38.5%,组成联合循环的效率可达56%~59%。以GE公司F级、西门子V94.3、日本三菱M701F和ALSTOM公司GT26为代表[1],是发电市场上技术成熟、运行业绩多的大容量发电用动力设备。
哈动集团引进GE的PG9351FA燃机(见图1)采用分管式燃烧室[2],对燃料的适应性好,采用冷端驱动,燃机采用冲动式叶片,叶片级数3级,采用双轴承多拉杆连接转子。可针对特定的燃料在实验室进行全温、全压、全流量的调试试验,可靠性和可用率高是GE燃机的特点。
上海电气引进SIMENS的V94.3A燃机(见图2)采用环型的燃烧室,这种型式的燃烧室比较适合烧天然气,燃机叶片级数为4级。该公司将压气机的级间空气通过转子中间的通道引入透平轮盘和一、二、三级动叶作冷却空气用以提高燃机的效率等。
东方电气引进三菱公司的701F燃机(见图3)的最大特点是在它透平材料的选择和使用上,该公司将其首次开发成功的高蠕变材料MGA1400,MGA2400应用在其F系列燃机上,使其燃机透平的进口温度达到1 400℃。三菱公司的M701F4型燃机应用了M701G型机的第4级透平静叶,提高了进气流量。
ALSTOM的GT26燃机(见图4)特点是采用了再热式顺序燃烧系统及高压比的压气机,运行方面具有宽高效变负荷区的优点,有利于燃机电厂调峰运行。
2.2 余热锅炉
对于F级联合循环纯发电机组,燃气轮机排气温度高,且排气流量大,为追求高效率,优化的热力系统采用蒸汽多压化和利用再热技术,相应地采用三压再热余热锅炉是合理和经济的。
余热锅炉有立式、卧式布置两种,立式余热锅炉配有循环泵,启动速度较快,占地相对较少,但耗钢量大;卧式布置的余热锅炉启动速度相对较慢,设备的布置和安装较为简易。
2.3 蒸汽轮机
联合循环发电用的蒸汽轮机与一般的火力发电装置用的蒸汽轮机相比,在原理上是相同的,联合循环用蒸汽轮机具有以下特点:a)全滑压透平:最大限度有效地利用燃气轮机的排气能量,汽机为全周进汽,蒸汽调节阀处于全开状态;b)无回热抽汽:联合循环用的汽轮机不设置给水加热器,这是因为当给水温度升高时,余热锅炉的排烟温度会随之升高,余热回收效率下降,热效率得不到提高;c)为防止在快速启动时膨胀不均引起部件之间的摩擦,动静部件间隙较大。
3 燃机联合循环机组配置方案
燃气-蒸汽联合循环发电机组一般采用以下两种配置方式:单轴和多轴配置。
3.1 单轴配置
单轴配置是指燃气轮机、汽轮机以及余热锅炉同轴布置,共用1个发电机。一拖一单轴方案的优点在于:a)燃气轮机和蒸汽轮机共用1台发电机及其配电系统,节省设备投资费用;b)独立主厂房,厂房内设备布置紧凑,电厂建设时可单套进行,互不干扰;c)单元机组,系统相对简单独立,运行控制方便。一拖一单轴方案的缺点在于:a)蒸汽轮机故障检修时,燃机余热锅炉不能独立运行来保证供热;b)动力岛纵向尺寸较大,主厂房跨度大。
3.2 多轴配置
多轴配置指的是1台以上的燃气轮机和余热锅炉与1台汽轮机联合配置。每台燃气轮机和汽轮机均配有相互独立的发电机。多轴方案的优点在于:a)蒸汽轮机故障检修时,燃机余热锅炉仍可以独立运行以保证供热,提高了供热的可靠性;b)运行灵活,系统调节增减负荷的能力强;c)燃机启停不受汽轮机启动的影响,启动速度快;d)动力岛纵向尺寸较小,主厂房跨度小。多轴方案的缺点在于:a)机组需要配置2台发电机及其配电系统,设备投资较大;b)动力岛横向尺寸较大,不利于布置。
4 对外供热机组的配置
根据联合循环机组供热参数差异,供热抽汽位置不同。不同制造厂对从低温再热蒸汽管道最大的抽汽量有不同的要求,抽汽点和供热方案的选择应结合燃机、汽机和余热锅炉制造厂相关数据最终确定。
由于联合循环机组多为调峰机组,为保证供热的连续性和稳定性,联合循环机组投运小时以外的热负荷考虑由燃气锅炉供给。
5 结语
随着国内燃机项目的蓬勃发展和天然气气源的不断增加,沿海工业、民用电量的不断增加,先进、经济、环保燃气发电技术和设备的引进,为燃气发电开创了1个崭新的局面。本文对燃气-蒸汽联合循环主机技术、设备选型及设备性能特点进行了简要的介绍,为国内燃气电厂大容量燃气轮机、余热锅炉及汽轮机主机设备的选择提供了参考。
摘要：燃气-蒸汽联合循环机组是目前高效、环保的发电设备之一,机组启动灵活、占用空间小,特别适合在城市近郊进行建设,用于城市供电和供热,对当前大容量F级燃机主机配置进行介绍,分析了不同配置的优缺点,为燃机项目建设提供了一定的借鉴。
关键词：9F级,燃气,蒸汽,联合循环,配置
参考文献
[1]焦树建.燃气轮机与燃气——蒸汽联合循环装置[M].北京:中国电力出版社,2007.
燃气蒸汽 篇9
当今世界能源紧张,面对巨大的电力需求和环境压力,燃气-蒸汽联合循环机组凭借其热效率高、清洁环保、自动化水平高的优势,装机容量逐年递增[1]。大型燃气-蒸汽联合循环机组主要利用负载换相逆变器(LCI)将发电机作电动机启动,这种启动方式简便、可靠、成本低。
本文对LCI控制系统进行研究分析,利用RTDS建立了LCI控制系统模型,提出了启动控制方法,通过仿真对所提控制算法进行了验证,可实现大型燃气-蒸汽联合循环发电机组的静止启动控制。
2 燃机静止变频启动工作原理
燃气-蒸汽联合循环机组工作原理为,过滤的空气经过压缩机压缩,一部分在燃烧室与喷入的天然气混和燃烧,形成的高温高压气体推动燃气轮机的叶片做功,带动发电机发电;另一部分作为冷却介质冷却各高温部件,最后同高温高压的气体一并进入透平内膨胀做功,带动发电机做功输出电能。此外,燃气轮机的排烟温度较高,它的尾部排烟经过烟道排入余热锅炉中,产生高温高压的蒸汽,进入蒸汽轮机做功,带动机组发电。
运行中燃机透平产生的功一部分给压缩机提供功率,另一部分为发电机组提供机械功。由于在启动时,燃机透平没有做功,需要有一套额外的装置供给燃机功率,以使压缩机工作。目前广泛采用的就是利用LCI,进行静止变频启动。发电机作为同步电动机启动加速之前,先由盘车电动机将其带动到盘车速度,然后投LCI和转子励磁,LCI即拖动电机加速;达到约25%额定转速时,需要对燃机进行点火前的吹扫,将上次运行未燃尽的可燃气体吹出燃烧室;吹扫完成后,降低LCI输出电流使转速下降到点火速度,当压气机产生足够压缩比的气体,进入燃烧室的天然气被点着燃烧,燃气轮机开始旋转,LCI和燃机共同带动机组升速;当升至自持速度时,燃气轮机就可以自己维持旋转了,即在此速度下,机组可以产生使自己不断升速的功率,且能提供压缩机运行所需动力,LCI开始降低输出电流;当达到约90%额定转速时,LCI和励磁调节器退出,由燃机拖动发电机升速,当接近额定转速时,励磁调节器起励升压,发电机经同期装置并网。
LCI静止变频启动主回路图如图1所示。采用12-6脉波电流源型变频器。隔离变压器采用△-△-Y接法,2个二次绕组分别给2个6脉波单桥整流器供电,使得二次侧线电压对一次侧的相移相差30°,有利于消除谐波,并得到12脉波整流输出。直流平波电抗器抑制直流电流纹波,并维持直流电流的连续。逆变器输出频率可变的交流电,拖动机组启动。电机输入侧交流电抗器起到削弱高次谐波,提高功率因数及抑制交流侧尖峰电压的作用。
3 燃机静止变频启动控制策略
燃机静止变频启动控制分为转矩控制、逆变器控制、整流器控制和励磁控制4个部分。
3.1 转矩控制
同步电机理想模型各绕组电压方程为[2]
式中:p为微分算子。
定转子各绕组磁链可通过各绕组自感L和绕组间互感M表示,方程为[2]
式中:角标a,b,c,f,D,Q分别表示定子a,b,c相绕组、转子励磁绕组、等效纵轴和等效横轴阻尼绕组;r为电枢电阻。
式(2)可表示为如下形式:
式中:Ψs为定子磁链;Ψr为转子磁链;Ls为定子自感;Lr为转子自感;Lm为定转子互感。
电机的运动方程为
式中:J为机组转动惯量,常数;ω为转子角速度;TE为机组电磁转矩;TL为阻力矩。
电机电磁转矩为
Te∝|Ψs|×|Ψr|×sin θrs (5)
式中:θrs为定子、转子磁链之间夹角。
因此,通过整流器和逆变器控制可以控制定子电流,通过励磁控制可以控制转子电流,即可实现对电机转矩的控制,实现电机的启动加速。
3.2 逆变器控制
3.2.1 转子位置检测
逆变器的控制矢量图见图2,规定电流流入绕组的磁链方向为正。根据逆变桥可能的导通桥臂组合,将转子的位置归并为6种,将电机定子内的空间划分为6个60°的扇形区,如图2所示,转子必然处于6个扇形区之一。
图2中,A,B,C为三相静止坐标系;α,β为静止正交坐标系,I1～I6为定子磁链空间矢量。
转子励磁投入后,即在定子端产生感应电压,检测机端三相线电压经3/2变换,求出静止坐标系下的α,β相电压,进行积分求出转子磁通矢量的α,β分量,反正切求解可得转子位置角。求解公式如下:
θt=atan(Ψrβ/Ψrα) (8)
求出转子初始位置角,根据初始位置角确定应该导通的逆变桥臂,同时给整流桥发脉冲,即进入脉冲换相控制阶段。脉冲换相控制阶段仍然利用上述方法检测转子位置角。
3.2.2 脉冲换相控制
因为脉冲换相期间没有足够的换相电压使逆变桥关断,采取强制关断方式。当检测到转子位置角所处区间发生变化时,即判断为需要换相的时刻,此时控制整流桥触发角进行逆变,直流电流迅速减小,当检测直流电流降为零时,则向下一组需要导通的逆变桥臂发脉冲,并重新开通整流桥。脉冲换相阶段采用超前角为γ=0°的控制方式。转子位置角与脉冲换相矢量控制关系见表1,规定发电状态时转子的旋转方向为正转。
3.2.3 负载换相控制
逆变桥的强迫换相有一个上限频率,电机加速启动中,随频率增大,逆变桥换相周期越来越短,而取消并重建直流电流所需时间是恒定的,一般设定5 Hz,即转速达到10%额定转速时,定子绕组的感应电势已能提供逆变桥换相,即进入负载换相控制。
为保证可靠换相,采用超前角γ=60°的控制方式。为防止由于积分累积误差导致转子位置计算错误,负载换相时采用线电压过零检测。逆变器实现换相控制与线电压关系见表2。表2中,AB=0表示线电压从正到负的过零点,ABN=0表示从负到正的过零点。
3.3 整流器控制
脉冲换相时,整流器采用恒电流控制。给定直流电流参考值和电流反馈值进行比较,差值经PI调节,输出所需的直流电压,从而得到整流器触发延迟角。
负载换相时,整流器采用转速、电流双闭环控制。转速参考值和反馈值进行比较,差值经PI调节,输出电流参考值;电流参考值和电流反馈值进行比较,差值经PI调节,输出直流电压值,从而得到触发延迟角。
得到整流器的触发延迟角后,以网侧线电压作为同步电压,检测自然换相点和触发延迟角比较,触发控制脉冲。整流器控制脉冲与线电压过零的关系见表3。表3中,AB=0表示线电压从正到负的过零点,ABN=0表示从负到正的过零点。三相电压UA=1∠0°,UB=1∠-120°,UC=1∠120°,正转。
3.4 励磁控制
励磁控制采取“励磁电流+机端电压”控制方式。启动信号发出后,在盘车转速下静态启动器控制励磁系统输出一个较大的励磁电流,在发电机升速过程中,发电机转速较低,机端电压尚未达到规定电压值,LCI控制励磁调节器维持励磁电流为恒定值,而使发电机的转速不断升高。当机端电压达到规定值时,由机端电压参考值和反馈值闭环调节得到励磁电流参考值,从而控制励磁调节器的输出。
机端电压指令:
式中:Tac为设定加速时间,s。
励磁电流指令:
式中:K为系数,一般取0.3～0.6。
4 LCI控制系统建模与仿真
利用RTDS建立的系统模型如图3所示。
机组参数: 468 MV·A,19 kV;Xd=2.191 2,X′d=0.263 8,X″d=0.210 1;Xq=2.111 3,X′q=0.447 9,X″q=0.210 09;T′d0=6.621,T″d0=0.044,T′q0=1.154 8,T″q0=0.034 8;Ra=0.002 5,Xle=0.149,H=6.16。主回路参数为:隔离变压器,△/△/Y,6.3/2.08/2.08 kV;整流桥,额定电压2.08 kV,串联12脉波;逆变桥,额定输出4.16 kV;直流电抗器,11.5 mH;交流电抗器,0.25 mH。
4.1 转速曲线
转速曲线如图4所示。由图4可见,转速从盘车速度开始上升,上升到750 r/min(25%)时维持清吹120 s,清吹完成后LCI输出被闭锁,转速开始下降,下降到450 r/min(15%)时模拟燃机点火,点火后升温1 min,然后在LCI和燃机共同拖动下转速不断升高至额定转速3 000 r/min。
4.2 转矩曲线
电机启动过程中转矩的变化如图5所示。图5中TM为燃机转矩,TE为电机输出转矩,从图5中可看出点火前燃机转矩为负载转矩,清吹过程中拖动转矩为零,燃机转矩恒定,模拟点火后,燃机转矩开始逐渐变为启动转矩。
4.3 电压电流曲线
启动过程中直流电流和机端电压曲线如图6所示。由图6可知,脉冲换相阶段直流电流存在断续,清吹时直流电流减小,LCI闭锁时直流电流为零,点火后随着转速升高直流电流逐渐减小,在转速达90%处,LCI退出,直流电流为零,燃机仍拖动电机加速,机端电压持续上升到额定转速。
从启动开始到自然换相不同阶段的细节波形如图7～图9所示,每张波形图从上到下依次为电机转矩、燃机转矩、机端三相相电压和一相线电压、直流电流、定子三相电流曲线。
从图7～图9可看出,脉冲换相开始之前,机端感应电压很小,其他信号都为零,利用机端电压计算出转子初始位置角后激发逆变桥的第1个控制脉冲,启动器开始工作,机端电压也逐渐增大。脉冲换相时直流电流和定子电流出现断续,这是因为强制关断整流桥进行换相控制。脉冲换相向负载换相过渡时,直流电流首先降为零,待重新触发后,直流电流和定子电流才重建。自然换相时直流电流和定子电流连续。
5 结论
本文对大型燃气-蒸汽联合循环机组静止变频启动进行了研究,用RTDS对燃机静止启动进行了建模仿真,得出了和理论分析一致的结果,本文的内容对深入研究燃机LCI启动有着重要参考价值。
摘要：首先介绍了燃气-蒸汽联合循环机组工作原理和静止变频启动原理,接着对燃机静止变频启动控制系统(load commutated inverter,LCI)进行了研究,提出了燃机静止变频启动控制方法,利用RTDS建立了燃机LCI控制系统模型,对所提控制算法进行了仿真验证,仿真得到了燃气轮机启动过程的转速曲线,以及不同启动阶段的电压电流和转矩曲线,模型算法和仿真结果对深入研究燃机的变频启动有重要参考价值。
关键词：燃气轮机,静止变频启动,矢量控制,仿真,转速
参考文献
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燃气蒸汽 篇10
燃气蒸汽锅炉即指运用液化气、煤气、天然气等作为燃料进行加热, 而后利用热量使锅内水沸腾起来, 进而产生蒸汽的热能转化设备[1]。考虑当前部分燃气蒸汽锅炉存在使用期限过长, 水处理不符合标准, 换热效率低及设计落后等问题, 应从多个角度加强安全监督管理措施, 并采用先进性的蒸汽锅炉安全节能技术, 从而在保证生产安全的前提下最大程度的降低蒸汽锅炉对能源的损耗, 实现企业效益最大化。
一、安全管理
1. 做好蒸汽锅炉维护保养工作
企业在安装蒸汽锅炉前必须向当地质量技术监督局递交申请报告, 除非安全审批手续通过并得到许可, 否则不许擅自进行锅炉的安装、改造和修理。锅炉安装过程应由当地锅炉安全检查部门负责监督, 且验收符合标准后方可得到由质量技术监督局给予的使用登记证, 未持有该证件的企业不得使用蒸汽锅炉。蒸汽锅炉投入使用后, 应每日派专人进行锅炉、附件及管道的维护、检修与保养工作, 一方面, 严密的维护保养工作可提高锅炉耐久度, 延长使用期限, 另一方面, 则是为锅炉的使用安全性提供保障。此外, 在锅炉运行过程中, 为使锅炉保持无渗漏、无污垢、无锈迹和无腐蚀的良好状态, 除做好清洁工作外, 还应进行详细的设备维修保养记录,
2. 提高锅炉操作人员管理力度
在日常维护保养工作外, 锅炉操作人员的管理也不可忽视。首先, 为尽可能保证锅炉运行安全性, 操作人员不得兼职于其它工作;其次, 操作人员的疲劳度可对锅炉安全性造成影响, 为此应分配一定数目的操作人员, 并保证操作人员的每日工作时间不超出八个小时;其三, 禁止操作人员工作期间进行与锅炉操作无任何关系的行动, 包括不能瞌睡、不能阅读书籍或报纸、不能擅离岗位, 更不可以任何理由于在岗期间睡觉, 并严禁在锅炉房内用火作业。
3. 建立完善的安全管理制度
根据相关规定建立完善的安全管理制度并严格落实[2]。要求相关人员必须学习锅炉专业知识, 通过不断提升自身水平, 保证锅炉使用的安全性、经济性与节能性。锅炉管理人员上岗前需通过锅炉管理人员考核, 获得资格证书后方可上岗。锅炉操作人员在交接班时, 应按照要求提前到锅炉房做好交接班准备工作, 根据程序查看锅炉压力表、温度记、水位表等指数情况, 并与运作记录进行核对, 清点用具, 以具体了解锅炉运行状况, 保证锅炉运作正常。即便接班人员未在要求时间内到达, 交班人员也不可擅离岗位, 一是交接人员需要向接班人员说明水质化验、锅炉排污及设备运行等方面的情况, 二是为防止锅炉在无人值守期间出现问题。此外, 禁止在锅炉房内放置任何易燃易爆品, 清洗或润滑用油类必须放在指定存放地点。
4. 熟悉蒸汽锅炉缺水爆炸机理
锅炉一旦处于极度缺水情况, 其受压部件金属将因无法获得炉水而发生冷却, 进而导致金属温度急速增加, 如有不知情者忽然加水, 则高温可瞬间将水汽化进而产生高压, 使金属在骤然降温中发生淬火效果, 若此时金属呈脆性, 将有极大机率引发爆炸。可见, 绝不可在锅炉缺水严重时加水, 而应立即撤火并实施紧急停炉措施以降低爆炸机率。
二、节能管理
1. 加强后勤生活供气管道设计
首先, 由于阀门与管道接头等部位在长期使用后会发生蒸汽泄漏问题, 影响热能转换效率, 因此, 为保证安全阀、减压阀的正常工作以及管道蒸汽压力的稳定性, 应定期实施维护检修工作[3]。比如一些经由蒸汽混入管道内的空气可导致管道压力降低, 进而影响蒸汽温度, 为此, 应在合适地点装设疏水器, 使管道能自动将空气排出。其次, 通常情况下, 蒸汽配管管径热能损耗少, 性价比相对较高, 但若对主管道采用小管, 则管内蒸汽可因为流速太快而引发管道共振现象, 因而在选择主管道管径时, 应以能将流速控制在每秒五十米左右为宜。此外, 不同种类的蒸汽, 其管内蒸汽流速也不尽相同, 如饱和蒸汽就以每秒二十五米左右为宜, 由此可见, 管径大小主要还是由蒸汽流速所决定。其三, 在决定蒸汽使用点的管道走向时, 应以最短距离为优先, 若无法避免距离过长问题, 则应注意蒸汽所导致的管道热膨胀问题, 选择适宜的弯管膨胀节。
2. 采用高温汽水混合回收设备
过去的蒸汽热回收设备为保持正常生产状态, 必须消耗大量燃料才可实现, 而高温汽水混合回收设备通过直接将热焓极大的高温凝凝结水与闪蒸回收压入锅炉内, 即可形成从产汽到用汽再到产汽的封闭式循环系统[4], 这种独特的以密封、加压的方式来保留蒸汽的方法一方面提升了蒸汽的热利用率, 一方面则大大减少了锅炉对电能、盐、运行及大量软水的消耗, 不仅避免了能源浪费, 节能效果更可达到25%左右;同时, 高温汽水混合回收设备对高温凝结水的回收率大于90%, 有效使锅炉燃烧负荷降至20%以下, 在保证锅炉蒸汽压力的同时显著提升了锅炉产汽性能。运用该种回收设备, 企业可于半年内将投入的资金全部回收完毕。
3. 实行离子交换软化法
锅炉用水往往含用诸如镁、钙等成分, 并于锅内形成碳酸钙垢, 进而对热能转换造成不利影响。离子交换软化法是利用离子交换原理, 通过软化器中的纳离子交换树脂可吸附锅内已具有一定硬度的镁、钙离子, 并释放出钠离子, 继而实现水质软化的过程, 可有效减少热能转换的不利因素。经钠盐溶液处理, 吸附饱和后的树脂可再次转化为纳型并能继续执行交换工作。
结语
综上所述, 对于燃气蒸汽锅炉, 应建立完善的安全管理制度并做好每一项锅炉维护保养工作, 同时注意管道节能设计, 运用先进性技术提升能源利用率, 从而在保证企业安全生产的同时实现节能降耗, 推进企业发展的脚步。
参考文献
[1]白炳东.工业锅炉房的安全节能管理[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) .2010 (03) :58-59.
[2]安斌.浅谈蒸汽锅炉回水再利用[J].同煤科技.2011 (02) :33-34+40.
[3]赵洪飞.锅炉排汽、疏水回收节能技术分析[J].科技资讯.2010 (30) :101.