M701F燃气-蒸汽联合循环机组运行特点

发布时间：2011-08-02 13:27:32 来源：文档文库

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M701F燃气－蒸汽联合循环机组运行特点

一、前言

燃气－蒸汽联合循环机组具有起停快捷、加减负荷迅速的优点，具有优良的调峰特性，因此常作为电网的调峰机组。当电网发生大面积停电时，联合循环机组也可作为整个电网的紧急备用电源。另外，同常规燃煤电厂相比，燃气－蒸汽联合循环机组效率高，整机效率可达56％（满负荷时）；对环境的污染也极小，火电厂最头痛的SO2排放没有了。

三菱M701F燃气－蒸汽联合循环机组是广东省引进的第一批9F型燃气轮机组，其主设备特点简要介绍如下：

M701F型燃气轮机的轴流式压气机具有17级叶片、总压比为17，进口可转导叶（IGV）可以防止压气机在变工况运行过程中发生喘振及机组部分负荷时调节机组最佳效率的特点；

20个预混、环管式燃烧器具有降低NOX排放的优点；

燃气透平采用4级反动式叶片，透平进口温度为1400℃，并采用先进的叶片冷却技术；

蒸汽轮机也是由三菱－东方联合体制造，型式为三压、再热、双缸下排汽，其中高、中压缸合缸，低压缸背靠背对称布置；

发电机由三菱－东方电机厂生产，在机组启动时作为同步电动机运行；

燃气轮机、汽轮机、发电机依次布置在同一根轴系上，采用冷端驱动方式；

在机组总的功率输出中，燃气轮机、汽轮机的输出功率分配分别为（以机组总负荷380MW为例）：燃气轮机负荷240MW左右，汽轮机负荷140MW左右。

余热锅炉型式为卧式、三压、再热、无补燃的自然循环余热锅炉。

二、M701F型燃气－蒸汽联合循环机组的运行特点。

1. 启动装置介绍。

燃气轮机在点火之前需要进行吹扫，防止在点火时发生爆燃甚至爆炸，当燃气轮机具有一定的转速时，压气机就会排出一定压力的压缩空气来进行吹扫。通常在点火之前，启动装置将燃气轮机的转速提高到一定水平，来完成吹扫、点火以及机组的升速过程，等待机组能够自持（即燃气轮机的作功能够维持机组转速而不需要启动装置）时，启动装置脱扣。

较其他类型的燃气轮机不同，M701F型燃气轮机将其启动机设置为发电机，发电机作为同步电动机运行从而带动机组升速、定速吹扫、降速、定速点火，点火之后再带动机组升速至自持转速。但是，发电机作为同步电动机运行时，其转速是变化的，这是如何实现的呢？

SFC(静态变频器)就是用来控制机组的转速，它将加在发电机定子上交流电经过整流、逆变之后，改变了交流电的频率，从而完成机组转速变化的过程。SFC由SFC谐波滤波器、SFC隔离变压器、整流器、逆变器、发电机转子位置传感器组成。通过位于发电机转子上位置传感器的信号来控制可控硅的导通角，将逆变器的输出转变成为相应频率的交流电，从而控制发电机的转速。在机组升速过程中，SFC采用电流控制模式；在机组降速及定速运行中，SFC采用转速控制模式来维持当前转速。

2. 启动方式介绍。

1) 正常启动（NORMAL START）

在机组启动之前，控制系统会根据汽机高压缸进口金属温度值

来自动选择不同的启动方式－热态、温态以及冷态。根据机组在启机前的这三种不同状态，控制系统会在机组并网之后选择不同的暖机负荷值暖机（热态暖机值为120MW，温态为78MW，冷态为52MW），当汽机进汽条件满足后高、中压调门程序开启，开启速度也随着机组热、温、冷态的不同而有所不同。

2) 高盘启动（SPIN START）

为保证机组停运后消除缸体热形变、缩短再次启动或检修工作等

待时间，M701F型燃气轮机配备有高盘运行模式。所谓高盘运行模式是指启动装置带动机组升速至712rpm，并维持此转速运行。在以下情况下，机组需进行高盘运行：

1) 机组检修完毕或长期停机后，需高盘运行以检查启动装置及机组各转动部件是否正常。

2) 燃机在点火失败或启动前检测到排气通道内燃气含量超标时，需进行高盘启动，以排净排气道内残余的燃气。

3) 燃机停机后需尽快进行检修工作，可进行高盘冷却，以缩短检修等待时间。

4) 在燃机停机后，由于上下缸存在温差，造成缸体变形（猫拱背），可投入高盘使燃机均匀冷却，保证动静间隙在允许范围内。

5) 离线水洗需要。

3. 启动过程介绍。

当机组满足启动条件，选择SFC后就可发机组启动令，此时中、低压防喘放气阀打开，IGV开至中间位置（34度）。当SFC收到燃机控制系统启动信号之后，发电机开始带动机组升速，转速到达712rpm时进行吹扫。吹扫结束后，机组自动降速至598rpm左右，此时机组发出燃料请求，准备点火。

从机组发启动令开始，至燃机点火，共需时718s左右。

燃机点火后启动装置带动燃机以135rpm/min的升速率升速，当转速达到600rpm时低压缸排气喷水阀打开防止低压排气缸处超温；当机组转速在1100rpm左右时，升速率明显减少，这可理解为燃机在暖机运行；当转速升至2000rpm时汽机低压调门开启至19％，汽机低压缸通以冷却蒸汽带走转子在高速转动过程中鼓风摩擦产生的热量；转速达到2180rpm左右时SFC脱扣，2745rpm时IGV全关，2800rpm左右时中压、低压防喘放气阀关闭。当转速到达3000rpm时燃气轮机启动完成，等待机组并网。

从机组发启动令开始至机组全速空载（3000rpm ），共需时30分钟左右。

4. 机组并网后加减负荷过程介绍。（加图）

机组并网之后带初始负荷20MW，若选择“ALR ON”（ALR即

自动负荷调节器）指令，机组会自动升负荷直至200MW，否则需要手动加负荷。高压主汽门在并网后5分钟开至5％用以暖高压调门，控制系统根据机组启机前不同的状态选择不同的暖机值，等待汽机进汽。当汽机进汽条件满足后，高、中压调门程序开启，当高压调门开启时高压主汽门从5％开度迅速开至100％。此外，当中压主蒸汽进口（中压调门后）的压力大于0.38Mpa时，进入汽机低压缸的蒸汽由冷却蒸汽切换至低压主蒸汽。

对于冷态启动来说，机组的升负荷率为为1.5MW/min），温态启动的升负荷率为2.5MW/min，热态启动的升负荷率为4MW/min，当机组负荷升至200MW时，汽机的高、中压调门全开。