6FA机组供热稳定性保障措施分析

摘 要：国内某电厂建设有两套分轴式燃气-蒸汽联合循环机组，用于热电联产。第一套联合循环发电机组由两台GE 6FA燃气轮机、一台蒸汽轮机、三台发电机和两台余热锅炉及相关设备组成，第二套联合循环发电机组由一台GE 6FA燃气轮机、一台蒸汽轮机、两台发电机和一台余热锅炉及相关设备组成。现介绍该厂在机组运行期间的多种供热方式，并针对各种故障类型提供相应处理措施及相关预防和应急方案，以促进打造智能热网，保障供热稳定。

关键词：热电联产;供热方式;供热保障;智能热网

0    引言

随着国家经济发展转型，各地工业生产企业进行了布局优化调整，将分散的工业企业集中布置于工业园区内，并按照国家相关政策，从节能、环保的角度出发，由分散供热、启动锅炉供热改造为集中供热，热电联产的电厂为园区提供热源。燃气余热锅炉以天然气为燃料，启动快速、经济环保、可靠性高，成为工业园区的热源选择之一。在集中供热的背景下，热源的稳定性关乎园区内工业企业的生产质量，最大程度地保障机组供热稳定成为当前电厂的重要任务。

1    正常供热方式

某电厂建设有两套GE 6FA分轴式燃气-蒸汽联合循环机组，第一套机组由两台GE 6FA燃气轮机、一台蒸汽轮机、三台发电机和两台余热锅炉及相关设备组成，如图1所示。第二套机组由一台GE 6FA燃气轮机、一台蒸汽轮机、两台发电机和一台余热锅炉及相关设备组成，如图2所示。供热汽源主要来自两台汽轮机抽汽或低压补汽，同时厂区建有一台启动锅炉作为配套热源，如图3所示。整个系统控制供热汽源参数范围在0.65～1.0 MPa、260～280 ℃，通过管网集中至供热联箱，对外供热蒸汽由供热联箱出口通过热网管线提供给热用户。

1.1    双机运行

当该厂两套机组全部投入运行时，正常调度下处于满负荷出力，#4汽机和#5汽机的额定蒸汽参数如表1所示。

考虑到燃机工况受外部环境变化影响的客观因素，在供热用户总用量小于83 t/h时，可由#4机或#5机单机进行抽汽供热，供热备用机组处于热网暖管状态，可根据实际需要随时投入。在供热总量大于85 t/h时，则由#4号进行抽汽供热。若供热量需求继续增大，则双机投入供热。

1.2    单机运行

在满足供热量需求的条件下，机组因检修需要或电网调度等原因而单机运行，可分为3种情况：（1）#4机满负荷运行;（2）#5机满负荷运行;（3）#4机维持一半负荷运行。前两种方式可满足汽机的额定抽汽供热量;第三种方式在1号或2号燃机单台运行时出现，此时需注意调整主汽门和低压补汽门开度，且汽机抽汽口压力已满足不了供热压力，只能靠投入低压补汽供热，流量不能大于11 t/h。在运行工况（3）下，因热网需要，可投运启动锅炉以填补缺口用量。

2    故障情况下供热方式

2.1    双机运行时单机故障

当#4、#5机同时运行时，若其中一台机出现故障停运，可随即投入备用供热机组，切除低温低压支路并调整好流量。

2.2    单套机组故障减负荷

因发电计划或检修工期出现单套机组运行时，对热网系统的保障是个考验。当机组突发问题需减负荷紧急处理时，6FA燃机可在保证热网系统的压力、温度不触及规定下限的前提下将负荷出力最低降至30 MW，同时调整主汽门和低压补汽门开度，此时受抽汽口压力限制，应将抽汽供热倒换至补汽供热，须注意受负荷影响的补汽支路热流量不足11 t/h，必要时投运启动锅炉增加热供应，并应加快消缺，恢复正常工况。

当汽机发生本体故障跳闸后，可配合开高旁将燃机出力维持在30 MW以上，并及时切换为补汽供热。若是汽机真空低闭锁高旁开启，只能通过高压对空排气阀控制压力，尽量控制燃机维持低供热负荷，降低噪声污染。若是余热锅炉断水短时无法恢复，燃机应立即减负荷至30 MW，并快速投运启动锅炉最大程度保障供热。

在单台燃机运行的工况下，运行燃机出现隐患，可通过备用燃机的启动切换操作维持电负荷及热负荷的稳定，应注意两台燃机负荷升降配合中，燃机负荷应维持30 MW以上切换补汽供热，以保证热网稳定。

3    稳定供热保障措施

当前，集中供热最明显的缺陷就是供热源备用不到位引发的供热稳定性不足，因此，做好各类预案，适当进行技改，借力网络信息发展不断优化管理模式，以最大程度地保障热网系统显得十分必要。

3.1    规范人员操作流程，优化管理水平

热电企业运行人员要熟悉并严格遵循停热、供热、热网支路切换的标准操作流程，确保热网设施运行平衡，规避压力及温度大幅波动。确保监盘质量，保持对影响负荷的参数出现异常变化的敏感度，杜绝走错操作间隔，加强热网管道巡检和信息系统监控、数据收集工作。不断优化热网系统管理水平，分工明确，责任到位，记录详实，为熱电机组运行的安全性和经济性提供保障。

3.2    提高设备运行可靠性及预警能力

选用稳定理想型系统热源，提前布局，使相关热源能够满足整个热网运行的基本要求。为最大程度消除人为因素干扰，规避设备误动事件，减小供热中断风险，根据分轴机组特性，在燃机不因本体故障原因跳闸的情况下，可在热控逻辑上将烟道排空阀门闭锁操作，从而降低燃机联跳的风险。保障公用冷却水、压缩空气设备的联动可靠性，并进一步提高公用系统预警能力。对于未安装柴油发电机的电厂，可设计增加机组FCB功能，保证网侧线路跳闸时全厂不失电，并联锁启动锅炉供热。为缩短启动锅炉升温升压时间，可通过技术改造将余热锅炉高温热水引至启动锅炉，优化供热保障能力。同时，根据热网系统历史数据经验，增加预警区间，提高预警能力，第一时间对热网运行参数异常进行鉴别，以采取正确措施。

3.3    强化热网系统定期维护与数据存储工作

在供热机组停止运行的情况下，必须做好停运保养工作。同时，供热系统也要定期积极开展检查维护工作，以保证对存在的缺陷在计划时间内予以及时发现并消除，确保运行时的正常稳定性。在硬件方面，设计双冗余回路电源，定期维护升级系统，防止传输数据失真，做好数据备份及校核工作。

3.4    完善热网应急抢修机制

在集中供热系统运行中，各厂应结合实际，针对可能出现的各种安全隐患和突发事故经验，不断完善热网应急抢修预案，确保方案切实可行，联动机制快速有效，将安全威胁降到最低。

3.5    基于“互联网+”进行智能供热技术升级

在通信传输、智慧互联技术兴起的背景下，应对智能热网进行系统的理论研究，将无线通信技术、网络技术、地理信息、热力计算、模拟仿真、自动控制、辅助决策、移动诊断等多种应用程序融为一体，并应用于工程实践，打造安全、可靠、高效、智能的供热模式。

4    结语

随着热用户的增加和热管网敷设面的拓广，对热网监控系统数据收集、分析、应急处理和智慧管理能力的要求也在不断提高。本文通过介绍在集中供热管理模式下典型燃气-蒸汽联合循环机组的多种运行方式和相关安全保障措施，为最大程度降低供热中断风险，排除人员、设备等潜在隐患因素提供了借鉴。

[参考文献]

[1] 涂新.集中供热安全隐患分析与防治策略研究[J].科技与创新应用，2017（1）：130.

收稿日期：2020-03-27

作者简介：李坤平（1989—），男，福建泉州人，助理工程师，从事燃机热电联产运行管理工作。