燃气-蒸气联合循环汽轮机调试技术要点

燃气-蒸气联合循环汽轮机调试技术要点

赵辉

海川能源（新加坡）投资有限公司

摘要：燃气-蒸气联合循环汽轮机是一种高效能的发电设备，通过充分利用燃气和蒸汽两种能源的热能，将其转化为机械能，进而产生电能。在当今追求可持续发展和环境友好的能源行业中，燃气-蒸气联合循环汽轮机成为了一种备受关注的发电方式。然而为了确保其高效运行和稳定性，必须要做好运行调试，调试技术的精准和有效性直接影响着发电厂的运行效率和经济效益。因此本文将重点探讨燃气-蒸气联合循环汽轮机调试的关键技术要点。

关键词：汽轮机；燃气；蒸汽；联合循环；调试技术

引言

燃气轮机是系统的核心组成部分，其调试工作包括燃气燃烧系统的稳定性、燃气轮机的负荷响应特性以及燃气轮机与蒸汽轮机之间的协调性等方面。通过合理设置燃气轮机的参数，如燃气压力、温度等，可以达到最佳的热效率和经济性。蒸汽轮机的调试工作主要包括调整蒸汽流量、压力和温度等参数，以确保其与燃气轮机的匹配性。同时，还需要检查蒸汽轮机的机械运行状态，如转速、振动等，以确保其安全运行和长寿命[1]。系统的调试还需要重点关注整个系统的控制与保护。通过合理设置控制系统参数和保护装置的逻辑关系，可以实现对CCGT汽轮机的自动化控制和故障保护。调试工作中需要对控制系统进行全面测试，确保其灵敏度和可靠性。

1. 燃气-蒸气联合循环汽轮机概述
   1. 系统组成

燃气轮机是系统的核心部分，通过燃烧天然气或其他可燃气体，产生高温高压的燃烧气体，燃气在轮子上旋转，驱动轴向连至发电机，将热能转化为电能。同时燃气轮机产生的废热可以用于供热或提供给蒸汽轮机。蒸汽轮机利用废热中的高温高压蒸汽，通过喷嘴将蒸汽导入到叶片上，使叶片转动。转动的轴向连接至另一台发电机，进一步将蒸汽的热能转化为电能。蒸汽轮机的存在使得系统的整体效率得到提高，充分利用了燃气轮机产生的废热。燃气轮机和蒸汽轮机之间的热交换器，用于将燃气轮机排出的高温废气中的热能转移到蒸汽轮机中，从而更好地利用能源，提高系统的整体效率。此外，控制系统负责监测和调整燃气-蒸汽联合循环汽轮机的运行参数，确保系统的稳定和安全。监测系统用于实时监测各个关键组件的工作状态，及时发现并解决潜在问题[2]。

1.2工作原理

燃气轮机部分接受天然气或石油等燃料，将其燃烧产生的高压高温气体转化为旋转动能，同时气体通过涡轮叶片驱动轴上的压缩机，使其旋转并增加气体压力。然后，高压气体进入燃气轮机的燃烧室，在与燃料混合后点燃，产生高温高压的燃气，推动涡轮旋转。涡轮旋转的动能通过轴传递给发电机，将机械能转化为电能。在燃气轮机部分产生的废热中，还包含了大量的烟囱废气和燃烧室冷却气体的余热，这些热能直接排放到大气中会造成能源的浪费。为了充分利用这些废热，系统引入了蒸汽轮机部分。废热从燃气轮机部分通过烟囱排放出来后，进入烟囱余热回收锅炉中。废热通过管道传递给其中的水，将水加热为高温高压的蒸汽，并被导入蒸汽轮机，推动轮叶旋转，并驱动连接在同一轴上的发电机发电。

2.燃气-蒸气联合循环汽轮机调试技术要点

2.1系统启动和预热

首先确认所有设备都处于正常状态，并检查相关仪器、阀门、传感器等是否安装正确。同时检查燃气和蒸汽供应系统的连接情况。接着启动控制系统，随后依次启动主汽阀门、汽轮机辅助设备和主汽泵。预热是为了提升汽轮机的工作温度和压力，以便正常运行。首先打开再热器和高压预热器的排气旁路阀门，并逐渐增加其负荷。同时，通过调整再热器和高压预热器的蒸汽流量，使其逐渐升温。在预热过程中要密切监控各个设备的温度和压力变化，并根据实际情况进行调整。同时，还需要注意防止过热和过压等现象的发生，确保系统的安全运行。预热完成后，系统进入正常工作状态，可以进行进一步的调试和测试。此时可以根据需要调整汽轮机的负荷、调整相关设备的参数，以达到最佳的性能和效率[3]。

2.2控制系统调试

在控制系统调试之前要确保所有的传感器、执行器和控制器正确安装并与主控制室连接良好。接着进行控制系统的初始化和校准，检查各个传感器和执行器的工作状态，并对其进行校准以确保准确性和可靠性。通过模拟各种工作条件和负载变化，验证控制系统的稳定性和响应能力，可以通过改变输入参数和监测输出响应来进行。控制系统的安全性测试包括检查控制系统对异常情况的响应能力，如燃气泄漏、过载、断电等。通过模拟这些异常情况，确保控制系统能够快速、准确地采取相应的措施，保护设备和人员的安全。另外，还需要通过长时间运行和负载变化测试来对控制系统进行可靠性和稳定性测试，监测控制系统在各种工况下的性能表现，以确保其可以持续稳定地工作。

2.3燃气轮机组件调试

供气系统调试，包括确认燃气阀门、调节阀和喷嘴的动作是否灵活可靠，并对其进行逐个测试。确保燃气的流量和压力的稳定性，以及调节阀的精确度和响应速度。燃气轮机的压缩机调试涉及到检查并确认压缩机的叶片和轴承的状况，以及其动态平衡是否良好。同时要对压缩机进行逐个测试，确保其工作参数符合设计要求，如压比、效率和功率等。燃气轮机的燃烧系统调试主要包括检查并确认燃烧器、点火系统和燃气-空气混合装置的工作正常，确保燃烧器的点火稳定性、燃烧效率和烟气排放符合要求，并对各个组件进行逐个测试和调整。排气系统中则需要检查并确认排气阀门、排气管道和废热锅炉等设备的工作正常。在测试过程中，需要确保排气温度和压力的稳定性，以及燃气的排放符合环保要求。此外，还需要注意燃气轮机的安全运行，包括检查并确认各种保护装置的工作正常，如振动监测系统、温度传感器和压力开关等。

2.4蒸汽轮机组件调试

引汽系统调试包括检查并确认主汽阀门、旁路阀门和旁通阀门的动作是否灵活可靠，并对其进行逐个测试。在测试过程中，需要确保蒸汽流量和温度的稳定性，以及压力和流量的平衡性。排汽系统调试涉及到检查并确认减压阀门、过热器、再热器和排汽阀门的工作正常。同样要对每个组件进行逐个测试，确保其工作参数符合设计要求。控制系统调试包括检查并确认调速器、负荷调节器和保护装置的功能正常。在测试过程中，需要模拟不同负荷条件和故障情况，确保控制系统能够及时准确地响应，并保证蒸汽轮机的安全运行。润滑系统调试涉及到检查并确认润滑油泵、过滤器和润滑管路的工作正常。在测试过程中，需要确保润滑油的流量、温度和压力等参数处于合理范围内，以保证蒸汽轮机各个部件的润滑和冷却效果。另外，整机调试之前要对蒸汽轮机的各个组件进行综合测试，并记录下其运行参数。整机调试时，需要逐渐增加负荷，观察蒸汽轮机的运行状况，并确保各项指标符合设计要求。根据实际测试数据对蒸汽轮机的性能进行评估，判断其是否满足设计要求，并提出相应的改进意见[4]。

2.5性能优化

根据调试结果来制订具体的性能优化方案，调整燃气发动机的操作参数、优化热回收器的工作状态、改善蒸汽产生和传输的过程、以及增加锅炉喷雾冷却等。例如，燃气发动机的调整可以通过改变燃料流量、空气流量和排气压力等来实现最佳燃烧效果和最大功率输出。同时，优化热回收器的工作状态也可以有效提高系统的效率和可靠性，主要包括增加冷却水流量、清洗管道和增加换热面积等。在实际的调试和测试，要对关键参数进行持续监测和分析，并根据情况进行相应的调整和优化。例如，在负荷变化时，需要及时调整燃气发动机的运行状态和蒸汽产生量，以确保系统的平稳运行和最佳效率。另外，在调试中要注意建立完善的监测和管理系统，对燃气-蒸气联合循环汽轮机的各项指标进行持续监测和分析，包括实时监测燃气发动机的运行状态、蒸汽的产生和传输情况、热回收器的效率、以及总体功率输出等。通过这些数据的分析和比对，可以进一步优化系统的性能和可靠性，并及时发现和解决潜在的问题。

3.结束语

总而言之，燃气-蒸气联合循环汽轮机的调试技术是确保系统高效运行的关键所在。通过协调运行、综合调试、控制系统优化和安全性保障，可以实现燃气-蒸气联合循环汽轮机的最佳性能和可靠性，为能源领域的可持续发展提供重要的支持和推动。

参考文献：

[1]马腾飞.浅谈火力发电厂汽轮机运行管理与优化[J].新型工业化，2021，11（4）：166-168.

[2]阮伟东.1000MW汽机设备检修中若干问题的探讨[J].新型工业化，2019，9（10）：96-99.

[3]李明，周志平，付晨鹏，等.汽轮机高中压缸壁温异常变化的原因分析[J].发电设备，2015，29（6）：412-415.

[4]朱涛.汽轮机上下缸温差大问题分析及处理[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2022，27（3）：42-45.