文档介绍：雾霾天气对联合循环机组运行影响的分析
【摘要】广东惠州天然气发电有限公司(简称惠州LNG电厂)位于广东省惠州市大亚湾经济技术开发区石化工业园区内,是国内最大的联合循环发电项目之一,目前3台39万千瓦燃气-蒸汽联合循环机组已经于2007年6月18日全部投产发电,燃气轮机为三菱M701F3型。
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2014年3月19日下午至20日上午,大亚湾出现较为严重的雾霾天气,当时运行机组的压气机进气滤总压差显著上升,对我厂联合循环运行机组造成了一定影响。下面以#3机组为例,就雾霾天气对机组运行的影响进行简单的分析。
【关键词】机组运行; 雾霾天气;机组安全性
一、现象:压气机进气滤压差增大
根据历史数据绘制雾霾天气前后的#3机负荷及进气滤压差趋势图(见图1),由该图可知,相同负荷下,雾霾天气使压气机进气滤压差显著增大,具体情况如下:一)一级进气滤(粗滤)压差略有上升,幅度在以下;二)二级进气滤(精滤)压差持续大幅上升,幅度最大达左右;三)压气机进气滤总压差持续大幅上升,相同满负荷下,进气滤总压差最大值达,上升幅度达左右。根据三菱要求,当压气机进气滤压差达时,为避免防爆门动作,机组应降负荷运行。同时为了防止过滤器总压差突然增大,危机压气机稳定运行,在压气机进气室设置有四个防爆门,当总压差>时,一个防爆门打开;当总压差>时,其余三个防爆门打开,此时应手动停机。
二、对机组经济性的影响
(一)机组最大出力略微下降
压气机进气压损增大将导致燃机进口空气流量减小,这类似于大气压力减小产生的效果,在小幅度范围内,二者对燃机性能的影响可以近似认为相同。根据燃气轮机基本理论及三菱提供的M701联合循环机组大气压力―机组出力/效率修正曲线(见图2),在其它参数不变的条件下,压气机进气压损增大将导致机组最大出力下降约。另外,根据满负荷时的燃机比功数值也可推导出相同结果。
(二)机组各负荷效率略有上升
雾霾天气期间,压气机进气滤压损增大,压气机进口空气流量减小,机组在满负荷时的效率基本不变,而部分负荷时效率甚至略有提高,幅度在%以下,见表1、图3,简单解释如下:
1、根据燃机控制原理,随机组负荷升高,燃气初温将随之升高,当燃气初温达到限定值时,机组即达到满负荷。
2、当燃机空气流量小幅度变小时,由于满负荷时的燃机温比和压比不变,机组满负荷效率理论上将维持不变,而实际上满负荷燃气初温的控制是有一定裕度的,燃气初温将略有上升,机组效率也将随之小幅度提高。
3、当燃机空气流量变小时,部分负荷下的燃机温比是上升的,且由于余热锅炉进口烟温的提高,蒸汽循环效率也将上升,故机组部分负荷效率将略有上升。
三、对机组安全性的影响
(一)防爆门未打开前机组安全性基本无影响
雾霾天气期间,压气机进气滤压损增大,在防爆门未打开前,压气机进口空气流量减小。理论上来说,当转速一定而空气量减少时,会引起压气机转子动叶攻角的增加,当空气量减少而使动叶攻角增大到临界攻角附近时,动叶排中的某几个叶片可能发生分离导致旋转失速,严重的情况下可能导致发生压气机喘振,严重威胁机组的运行安全。
使用Gasturb软件对三菱M701F燃气轮机进行建模计算后发现在99kPa~101kPa的进口压力下压气机的运行工况点比较稳定,喘振裕度还较大,也就是说雾霾天