9FA燃气-蒸汽联合循环机组运行经济性比较分析方炜，潘小丰杭州华电半山发电有限公司，杭州市拱墅区拱康路200号 310015-中国期刊网

9FA燃气 -蒸汽联合循环机组运行经济性比较分析

方炜，潘小丰

杭州华电半山发电有限公司，杭州市拱墅区拱康路 200号 310015

摘要：针对 GE 9FA燃气轮机联合循环机组，由于影响机组总体效率的因素较多，对于同型号机组的效率差异，找到导致差异的具体因素，对机组的针对性优化与改进，具有较大的意义。本文通过对厂内两台同时运行的同类型机组，通过整体分析与分项分析的方法，对效率进行分析。关键词： 9FA燃气轮机；运行经济性；汽轮机效率；锅炉效率

0 引言

我厂有6套STAG109FA单轴燃气-蒸汽联合循环机组，分一、二两期各3台机组。每套机组由PG9351FA型燃气轮机、D10型三压再热系统的双缸双流式汽轮机、390H型氢冷发电机和三压再热带冷凝器除氧的自然循环余热锅炉组成。

2021年3月，燃机一期#2机、#3机长运行，发现#2、#3机实时气耗、度电收益偏差大。于是重点对#2、#3机进行经济分析。

1 整体分析

1.1理论分析

#2、#3机分别在2017年底、2018年底进行XD5版DLN2.6+升级改造，由于两台机由不同人改造，关键点参数差别巨大。最基本的比如IGV最小全速角，燃烧基准温度等均存在差距。

从表1可以看出，#3机燃烧基准温度高，相同条件下排气温度更高，这样更多的将余热通过汽轮机做工。因为IPC IN后汽机负荷跟随燃机，在燃机IGV全开燃机满负荷运行，#3机汽机负荷要比#2机高，因此#3机联合循环带负荷能力要比#2机高。但是整个联合循环机组，三分之二燃机做工，二次转换效率低，因此整个联合循环效率#2机高。

	最大IGV（°）	IGV最小全速角（°）	燃烧基准温度（℃）	P2压力控制值（kg/cm²）
#2机	88	43.5	1326.7	28
#3机	86	41.5	1335	30

表1 #2机与#3机关键参数表

1.2 参数分析

1.2.1 带负荷能力

我们采集了3月24日#2、#3机联合循环整体负荷、纯燃机负荷、纯汽机负荷进行对比。（备注：数据为20min均值，条件相同（IGV几乎全开，循环水泵均一台低速泵运行））

	IGV（°）	联合循环负荷（MW）	燃机负荷（MW）	汽机负荷（MW）
#2机	85.6	372.2	249.5	122.7
#3机	85.2	385.3	254.9	130.4

表2 #2机与#3机负荷组成表

从表2我们可以看出，#2、#3机整体负荷相差13MW,其中#3燃机比#2机高5MW，#3汽轮机比#2汽轮机高8MW。符合前面的理论分析。

根据前面的理论分析，#3机燃烧基准温度要比#2机高10℃，采集的燃机排气温度#3机同样比#2机高10~15℃（见图1）。因此#3机主蒸汽、再热蒸汽参数均比#2机高，因此整个联合循环#3机带负荷能力要比#2机高。

图1 #2、#3机各负荷段排气温度对比图

1.2.2 联合循环效率

我们选取3月30日#2、#3机AGC投入负荷变化同步分析。

图2 #2、#3机投入AGC时负荷与气耗变化图

从图2中我们可以看出，#2、#3机投入AGC时，负荷从360MW降至240MW最后又升至350MW，整个变化过程我们可以看出#2机气耗（蓝色）比#3机（红色）要低，4h均值差3.1NM3/MWh。

图3 #2、#3机气耗差值、度电收益差值与负荷关系图

从图3中可以看出，细分时两台机气耗差值跟负荷有关，且随着负荷升高，气耗差值缩小。低负荷时（均值250MW）相差4.9NM3/MWh，高负荷（均值350MW）相差2.3NM3/MWh。负荷越高差值越小。度电收益差值与气耗差值变化趋势一致。

2 各单项分析

2.1汽轮机效率

2.1.1 高压缸效率

我们选取各负荷阶段五组数据计算高压缸效率，计算值如下表所示：

	240（MW）	268（MW）	275 （MW）	320 （MW）	350（MW）
#2机	75.79%	75.12%	75.42%	75.59%	75.29%
#3机	71.45%	72.32%	71.34%	72.84%	74.79%

表3 #2、#3机各负荷段高压缸效率数据表

从表3中我们可以看出，各负荷阶段#3机高压缸效率整体低于#2机；#2机各负荷阶段效率变化不大，但#3机高压缸效率变化幅度较大，负荷越高效率越高。与前面分析的联合循环整体气耗#2、#3机随着负荷增加偏差逐渐减小趋势一致。

2.1.2 中压缸效率

中压缸效率同样选取各负荷阶段五组数据计算（备注：中压缸排汽温度、压力取自联通管，与低压蒸汽混合后的参数），计算值如下表所示：

	240（MW）	268（MW）	275 （MW）	320 （MW）	350（MW）
#2机	74.18%	74.55%	76.67%	77.06%	77.24%
#3机	73.88%	74.43%	74.88%	74.27%	75.45%

表4 #2、#3机各负荷段中压缸效率数据表

从表4中我们可以看出，中压缸各负荷阶段效率#2机效率要比#3机高，且#2机与#3机趋势一致，随着负荷增加效率有一定幅度提升。

2.2 凝汽器真空

	240（MW）	268（MW）	275 （MW）	320 （MW）	350（MW）
#2机	-95.2（kPa）	-94.8（kPa）	-95.7（kPa）	-95.9（kPa）	-95.5（kPa）
#3机	-95.1（kPa）	-94.7（kPa）	-95.6（kPa）	-95.7（kPa）	-95.3（kPa）

表5 #2、#3机各负荷段机组真空数据表

根据表5中数据，可以说明#2、#3机真空基本一致，未见明显偏差。

下面我们分别采集五组数据（循泵运行方式一致），取均值后进行循环水温度对比：

	循环水进水温度（℃）	循环水出水温度（℃）	进、出口温差（℃）
#2机（均值）	23.3	36.6	13.3
#3机（均值）	23.6	35.5	11.9
偏差（℃）	-0.3	1.1	1.3

表6 #2、#3机循环水温度数据表

从表6中我们可以看出，循环水进水温度几乎相等，但凝汽器循环水出水温度相差1.1℃，进、出口温差相差1.3℃。因此，可以说明凝汽器换热效率#2机略优于#3机。因此，生技部安排对#3机凝汽器进行采样分析。根据凝汽器采样照片，初步判断#3机凝汽器结构未见明显异常，主要有部分铜管小石子堵塞。

2.3余热锅炉效率

	240（MW）	268（MW）	275 （MW）	320 （MW）	350（MW）
#2机	69.38%	73.32%	72.89%	75.61%	77.12%
#3机	71.22%	73.61%	73.13%	75.68%	77.37%

表7 #2、#3机各负荷段余热锅炉效率数据表

从表7可以看出，余热锅炉效率随着负荷增加效率增加。#2、#3机效率相差不大，#3机略优于#2机。

2.4 压气机效率

	240（MW）	268（MW）	275 （MW）	320 （MW）	350（MW）
#2机	83.82%	84.55%	85.37%	86.84%	86.92%
#3机	84.30%	84.33%	86.30%	87.00%	87.57%

表8 #2、#3机各负荷段压气机效率数据表

从表8中数据可以看出，#3机压气机效率略高于#2机，且随着负荷增加压气机效率越高。#2机大修比#3机早一年，压气机效率略高符合常理。

3 结论

根据前面的分析，#3机由于燃烧初温高，联合循环整体带负荷能力比#2机要高，包括燃机、汽机负荷；但是#2机联合循环效率要高于#3机，#3机与#2机联合循环效率负荷越高差值越小。

细分我们发现#3机高压缸效率明显低于#2机，且#3机高压缸效率随着负荷升高而增加，这与两台机联合循环效率差值随负荷升高而减小趋势一致；中压缸效率#2机优于#3机；余热锅炉效率、压气机效率两台机基本一致；两台机真空相同，循环水进出口温差#2机高于#3机，凝汽器换热效果#2机较好。

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作者简介：

方炜（1972），男，工程师，从事燃机运行管理工作

潘小丰（1990），男，工程师，从事燃机运行管理工作

作者联系方式：潘小丰 15158107319 pxf316@163.com.

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