影响CCPP 机组负荷因素分析.docVIP

影响CCPP机组负荷因素分析 吴小原，武建国 （内蒙古包钢钢联股份有限公司热电厂，内蒙古 包头 014010） 摘 要：结合热电厂M701S(DA)型燃气-蒸汽联合循环机组(CCPP)2010全年运行情况，对运行中影响CCPP发电负荷的各种因素进行分析并量化，得出的结论及调整办法可为同类型机组的运行提供参考。 关 键 词：燃机；影响因素；煤气；出力 1 引言 包钢热电厂燃用低热值高炉煤气掺烧焦炉煤气的燃气—蒸汽联合循环发电机组（CCPP项目）的两台机组分别于2008年9月2日和2008年11月25日正式投产，进入商业运行。此项目机组采用的是日本三菱公司生产的M701S(DA)型燃机，此型燃机在ISO标准工况（Pa=0.1013MPa，Ta=15℃，相对湿度=60%）时机组额定功率为153.3MW，在包头的额定功率为137.6MW（包头大气压0.09 MPa，相对湿度52%）。运行中对CCPP 机组负荷影响的原因很多，本文试作分析说明。 2 影响因素 2.1 大气压力及相对湿度的影响 图1为大气压力与机组功率及热效率曲线。 大气压越高，负荷越高，包头常年大气压在90kPa左右，在此大气压下，CCPP机组发电功率输出会在额定功率运行，大气压一般是冬季高，夏天低，晴天高，阴天低，机组负荷会有所差别。图2为相对湿度与机组功率及热效率曲线，如图所示，相对湿度越高，机组负荷越高，这也是机组为什么在下雨后负荷较高的原因。但是在在某一个地区，其大气压力、湿度基本可以认为是恒定的，对机组的影响不是很大。 2.2 环境温度影响 空气的比容随大气温度的变化而变化，导致压气机吸入的空气流量Gair发生变化。大气温度升高时，空气比容增加，Gair减少，为了使空气量满足机组燃烧，压气机入口导叶（IGV）要开大以增加进入压气机的空气流量，当机组Gair为最大时，机组为了使得燃烧器中空气和燃气的比值（空燃比）在一定范围内，控制系统会发出信号使进入燃烧器的燃料量减小，机组负荷降低。所以，如图3所示，当环境温度升高时，负荷降低，且其下降速率比温度低时要快，比如在夏季当环境温度高于25℃时，负荷就低于额定负荷的90%，以本机组来说，即低于124MW，而在冬季在环境温度低于-20℃时，也会出现负荷不足额定负荷90%的情况。 通过查看机组性能修正曲线可知，在不考虑其他因素的影响时，当环境温度在-5～7℃时，机组可达到额定负荷；当环境温度-5℃时，环境温度每下降1℃，机组负荷以0.92MW/℃的速率递减；当环境温度在7～18℃时，环境温度每上升1℃，机组负荷以0.625MW/℃的速率递减；当环境温度18℃时，环境温度每上升1℃，机组负荷以1.125MW/℃的速率递减。 2.3 煤气及其他影响因素 2.3.1 煤气影响 如同环境温度对机组影响相同，煤气温度升高时，煤气压缩机吸入的煤气流量Ggas减少，这时为了维持机组负荷的要求，煤气压缩机的入口导叶（GCIGV）会开大直到全开，但当GC IGV全开后燃气流量仍满足不了机组负荷的要求时，机组负荷就会维持在当前煤气量下的最大负荷，根据运行经验，当其他条件等同时，当煤气温度大于30℃，负荷比煤气温度小于25℃时低3MW，当煤气温度大于40℃，负荷要低7MW左右。 在冬季时，由于机组设置了煤气温度低于5℃时自动甩负荷，低于0℃跳机的保护，所以当冬季极冷的时候（经常在夜间2:00～6:00左右），由于煤气温度低，不得不降低负荷，使煤气回流量加大，进而使回流的经压缩升温的煤气混合到新入管网的煤气，使其温度升高，避免跳机事故。 2.3.2 煤气压力影响 CCPP机组设计运行压力为5kPa，但我们现在设置4.5kPa报警，运行中为了多发电，经常维持在4kPa左右，煤气压力低了，为了避免跳机事故，必须进行减负荷，这种情况在每年的1、4季度最为突出。目前，因为煤气压力低燃机共跳机3次，造成了较大的损失。 反之，当高炉煤气压力高时（根据经验大于10kPa时），焦炉煤气进入混合器的阻力变大，使焦煤配比减少，会引起热值的波动。 2.3.3 煤气热值的影响 运行中，机组煤气热值4450kJ/m3时会自动甩负荷，以保护机组热部件不受损伤，现在常常遇到的情况是，高炉炉况不稳，如果高煤热值波动超过一定范围（根据长期煤气取样分析，煤气热值在3350±80kJ/m3，机组运行稳定），会使热值出现控制偏差高甩负荷，如果变化剧烈，会导致叶片通道温度控制偏差高跳闸（2010年8月19日曾出现过此原因造成两台燃机跳闸事故）。 2.3.4 叶片结垢的影响 机组大修后，燃机、煤气压缩机叶片全部或更换、或清理后，机组出力接近于新机组，燃机出力非常好，大修后调试时机组瞬时负荷可达 140 MW，当机组叶片结垢后，特别是煤气压缩机叶片结垢或积灰后，造成煤气压缩机效率下降，机组出