联合循环D11汽轮机抽汽供热运行方式简介

张风斌

摘要：韩国某燃气-蒸汽联合循环电厂采用307FA机组，即三台7FA燃气轮机、三台余热锅炉和一台D11蒸汽轮机。此项目在联合循环的基础上提供了抽汽供热，提高了全厂效率及灵活性。本文将对此项目的抽汽供热运行方式进行简单介绍。

关键词：联合循环、汽轮机、D11、抽汽、供热、效率、灵活性

中图分类号：TK26文献标识码： A

Combined Cycle D11 Steam Turbine District Heating Operability Introduction

Abstract: There is a 307FA combined cycle power plant in South Korea, which is 3x7FA Gas turbine with 3 HRSG, and 1xD11 steam turbine. This plant provides the district heating by steam extraction, which improved the whole plant efficiency and flexibility. This article is to briefly introduce the district heating operation method.

Key words: Combine Cycle, Steam Turbine, D11, Steam Extraction, District Heating, Efficiency, Flexibility

0. 前言

我国自“一五”就开始发展热电联产，截止到2009年底，我国的热电联产机组装机容量已达到9059万千瓦，占我国总电力装机容量的10%以上。其中主要形式有：①蒸汽轮机热电联供；②燃气轮机或联合循环热电联供；③工业余热回收利用发电供热④分布式供电和冷热电联产。十二五规划明确表示要优先发展大型燃气-蒸汽联合循环热电联产项目。国际热电联供汽轮机的发展特点为：多种热电汽轮机的开发：不仅在常规电厂，而且在核电站，联合循环电站实现热电联供，以最大可能地提高能源利用率；产品向多品种（不同功率、抽汽参数、抽汽量）方向发展：为此在产品开发中普遍采用积木块技术，即高压缸以进汽量，低压缸以排汽容积流量，中压以抽汽压力为主形成系列化的积木块，可满足各种不同用户的需求。本文将简单介绍韩国某项目联合循环D11系列汽轮机采取的抽汽供热运行方式，供国内客户参考。

1. 背景介绍

韩国某燃气-蒸汽联合循环电厂采用307FA机组，即三台7FA燃气轮机、三台余热锅炉和一台D11蒸汽轮机。整套机组设计运行方式为三台燃机带一台汽轮机，简称“三拖一”，燃气轮机和汽轮机为分轴布置，各自带动发电机发电，燃气轮机作功后的高温烟气进入各自的余热锅炉，三台余热锅炉产生的蒸汽合并后送入汽轮机作功。总建设规模约为830MW发电能力，供热最大能力为333Gcal/hr。汽轮机为双缸、中间一次再热、带低压补汽的凝汽式机组，高中压合缸反向布置，低压缸对称型式布置，高压缸进汽由两个高压缸联合汽阀（控制阀和截止阀装在同一阀体内，下同）控制，中压缸进汽由两个再热联合汽阀控制，低压补汽经一个低压截止阀和一个低压调节阀混入中压缸排汽，中压缸排汽经联通管进入低压缸作功，最终排至凝汽器。

2. 本项目采用的抽汽供热运行方式介绍

2.1抽汽供热系统描述

本项目供热汽源来自以下三处：

- 余热锅炉低压省煤器热水汇至联箱，供给2号热网加热器（水-水热交换）

- 中压缸排汽/低压缸进汽处抽汽，供给1号热网加热器（蒸汽-水热交换）

- 再热热段抽一路汽源，供给1号热网加热器

系统图如下所示。

2.2 抽汽供热的启动过程

初始状态为三台燃机和汽轮机均运行在额定负荷工况，运行人员确认余热锅炉及供热系统正常无报警后，开启余热锅炉的供热抽汽模式。

此时低压省煤器抽一热路水至2号热网加热器，2号热网加热器投入运行，满足初始的热网供热需求。

供热需求上升，待汽机各许可值确认满足后，DCS指令客户提供的抽汽调节阀打开，汽轮机抽汽开始投入，经过减温减压喷水后，供给1号热网加热器，此时联通管蝶阀处于全开状态，DCS控制抽汽阀来调节抽汽量，直至阀门全开。

供热需求继续增加，开始由汽机的MarkVI控制系统控制联通管蝶阀关小来增大抽汽量，直至阀门最小开度。此处为了保证有足够的蒸汽流量通过低压缸，在设定了蝶阀最小开度的基础上，还设置了联通管的旁路段。

供热需求继续增大，此时就需要通过再热热段补充抽汽，经减温减压喷水后供给1号热网加热器。此时两套热网加热器均处于满负荷运行状态，抽汽调节阀处于全开状态，联通管蝶阀处于最小开度，热再热抽汽阀控制一定开度，达到最大供热负荷需求333Gcal/hr。此时三台燃机均带同等的部分负荷，汽机高压缸入口压力处在约90%额定出力工况的状态。

在供热需求减小的情况下，抽汽系统逐步退出，基本顺序按照启动过程的逆序执行。

3. 供热运行模式

3.1 发电优先

此模式下发电为主要目标，供热为副产品。此时电厂按照电网要求运行在固定电功率输出，供热负荷可定可变，以不影响发电为首要任务。此模式下即使热网供水温度不满足目标要求，DCS也不会发指令给相应的阀门，而仅仅提供报警信号给运行人员参考。

3.2 供热优先

3.2.1 一般供热模式

此模式下供热为主要目标而发电为副产品。此时控制系统会依据热网所需水温来相应调整燃气轮机及汽机的负荷。

3.2.2 冬季夜晚模式

此模式下电力需求很低，而供热需求很高，时间较短，每年约25次，每晚最多10小时。为满足这种情况，全厂仅运行一台燃机和余热锅炉，其余两台燃机和余热锅炉停机，汽轮机处于停机盘车状态，辅助蒸汽保持汽轮机的汽封。再热器压力维持在35%额定压力，以便汽机快速从热态或温态重新启动。此时热再热抽汽供1号热网加热器，低压省煤器热水供2号热网加热器。退出此模式需关闭省煤器至2号热网加热器的隔离阀，并逐渐关闭热再热抽汽阀门，DCS恢复到正常运行模式，待燃机和汽机启动条件满足后，正常启动另一台燃机，待两台燃机运行后，汽机即可按照正常启动模式冲转。

4. 总结

通过对现有成熟机型配置和运行方式的设计更改，此项目很好的满足了客户的特殊需求，在保证机组安全运行的前提下，最大化了机组的运行灵活性，提高了联合循环的效率，并且满足了排放标准的要求，给当地居民及工业用热带来了很好的收益。希望通过本文的简单介绍，能为客户及相关领域行业提供一些参考。