燃气-蒸汽合循环冷态启机方式的经济性分析(评优用).doc

《燃气-蒸汽合循环冷态启机方式的经济性分析(评优用).doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、燃气-蒸汽联合循环冷态启机方式的经济性分析杨家技（深圳美视电力工业有限公司，广东深圳518040）摘要:燃机联合循环电厂在冷态启机过程中，因燃机在各负荷点停留时间不一样，汽轮机暖缸速度及所带负荷不一样，最终使得启机过程的经济性也不尽相同。作者提出了一个定量计算启机过程经济性的通用指标，建立了该指标的数学模型，比较了几次实际启机过程的经济性，并设计了最佳的冷态启机控制过程。关键词：燃气轮机联合循环；冷态启机；经济性；数学模型0前言燃气轮机一般从启动到升满负荷只需要30min以内的时间，但是在联合循环电厂，决定冷态启机过程时间长短的不是燃机，而是汽

2、机。冷态启机时汽缸温度较低，通常在300℃以下，为了防止汽缸和转子升温过快而影响到机组的热疲劳寿命，汽轮机一般设有胀差保护和转子热应力保护，冲转和升负荷通常会耗费较长的时间。当汽缸和转子被加热到达一定温度后，才能将汽机调门开到100％升满负荷，同时燃机也在满负荷运行，这样宣告启机过程的结束。联合循环电厂冷态启机过程根据汽缸温度的不同一般要耗费2－3小时不等。美视电厂的燃气轮机联合循环机组配置是：ABBGT13E2型燃机，配有直通式CMI单压强制循环余热锅炉和ABB凝汽式反动汽轮机。燃机燃料为LNG,正常稳定运行燃机出力为120MW,燃气流量为7

3、.2kg/s。锅炉出口蒸汽参数为4.1MPa,520℃，193t/h，汽机出力为60.3MW。在目前LNG燃料供应不足的情况下，电厂常常冷态启机，汽机汽缸和转子温度一般在60℃～250℃之间。根据运行经验，当转子温度升至380℃后，汽机可以带满负荷，同时燃机也可带满负荷，启机过程要花费2～3h不等。厂家提供的启机方式是这样的(见图1)：燃机并网后设定负荷30MW,等到汽机主汽门前温度升至300℃（过热度大于50℃）时候开始冲转汽机，如果冲转时汽缸温度大于160℃，那么冲转过程为10min，小于160℃则为40min，由控制程序自动执行。转速升至

4、3000r/min后汽机立即并网升负荷，燃机也尽早的带较高负荷停留等待汽机暖机，在汽机升负荷过程中运行人员依据汽机转子热应力值的大小来调节锅炉出口减温水和汽机进汽调门的开度。由于燃机在低负荷单机运行气耗很高，所以一般考虑尽早提升燃机负荷。通常冷态启机过程都是损耗燃料而亏损。所以研究冷态启机过程经济性，努力找到一个能恰当的评价冷态启机过程的经济性指标，并且根据这个指标制定出最经济合理的冷态启机控制规范，显得尤为重要。1冷态启机的经济性分析指标假设：库存燃料总质量为M（kg）；启机过程耗燃料量为M0（kg）；启机过程燃机汽机总上网电量为G0（kW·

5、h）；售电价格为e（元/kW•h）；燃料成本为f（元/kg）；在满负荷稳定运行情况下，燃机负荷为Pgt（kW）；燃料NG流量为q（kg/h）；汽机负荷为Pst（kW）。再引入几个参考变量：启机过程NG气耗为R（kg/kW•h），启机过程毛利润(忽略厂用电和其它损耗)为Y0(元)；耗完M(kg)燃料发电获取的总毛利润(包括启机过程，忽略停机过程)为Y元。则有：R=M0/G0(1)Y0=eG0–fM0(2)Y=e(G0+(M-M0)(Pgt+Pst)/q)-fM(3)用系数k表示(Pgt+Pst)/q，即k＝(Pgt+Pst)/q，则式(3)可写成

6、：Y=e(G0-kM0)+(ek-f)M(4)Y=Y0+(f-ek)M0+(ek-f)M(5)Y=eM0(1/R-k)+(ek-f)M(6)在以上各式中，e,f,Pgt,Pst,q,k,M为常量,M0，G0，R，Y,Y0为变量。由式(5)可知:总利润Y值的大小与启机过程毛利润Y0和启机过程耗气质量M0都相关，单独由启机过程毛利润Y0来判定启机过程是否经济是不全面的。同样由式(6)可知:单独由启机过程NG气耗R来判定启机过程是否经济也是不全面的。显然，衡量一次启机过程是否经济，不能简单看Y0或R就得出结论，而应该看Y值的大小。在总气量M确定的前提

7、下，能使得总利润Y达到最大的启机过程才是最经济合理的，可以说，指标Y0或R根本就没有值得参考的价值。对于总气量M并不一样的几次启机过程，可以假定M为一个相同值的前提下计算Y值，这样就可以避开M的影响而单独比较启机过程的经济性。由式(4)可知:总利润Y的大小只与G0-kM0相关，命名G0-kM0为启机过程因子，并用X来表示，X＝G0-kM0，那么Y是X的线性函数，启机过程因子X的值越大，总利润Y的值越大。Y=eX+(ek-f)M需要特别指出的是：由于启机过程的时间因素已经包含在G0和M0中，也就是说启机过程因子X中也包含有了时间因素，因此用启机过

8、程因子X作为冷态启机经济性分析的指标是较准确的。以下是用启机过程因子X对电厂最近几次冷态启机经济性进行分析的实例，见表1所示。常数取值如下：e=0.7