（大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂北京100041）
摘要：近几年，随着社会经济的发展，发电厂呈现出不断向前的趋势，希望通过探究,以不断完善机组运行,从而在更安全的前提下充分挖掘机组的经济潜力,延长机组使用寿命,更好地为电网服务。本文分析了燃气发电厂优化运行问题及策略。
关键词：燃气发电厂；优化运行；策略
目前,燃气轮机机组在我国电力企业所占比重正在逐步提升,而引进机组的容量也在相应增大。燃气轮机机组与火电燃煤机组相比具有无可比拟的调峰优势,在基本负荷工况下,稳定运行的燃气轮机效率最高,但由于受天然气供给不足以及电网负荷的影响,机组启、停频繁,可利用小时较少,因此，提高燃气发电厂系统稳定性、优化运行调整，从而提高企业经济效益具有着很重要的意义。
一、燃气发电厂优化运行问题
1.天然气供应及调节系统消缺。以天然气为燃料的机组,不可避免地存在天然气输送途中的泄漏和其他影响,而燃气轮机对天然气入口品质、参数的要求很高,因此,稳定的天然气供应及调节系统也成为燃气轮机运行、启动能否正常的关键。在天然气管线上设置了调压装置,和大多数电厂一样,调压装置往往布置在室外,管线调压装置在冬季的防冻就显得尤为重要。冬季燃气轮机启动时,由于天然气压力波动引起的机组启动失败,其大都是由于防冻措施不到位、调压装置工作失常造成的。在分析原因之后,对调压装置加装了伴热设施,在极端恶劣天气条件下,管线调压装置对天然气参数的维持满足了燃机进口需求。天然气不会发生大规模泄漏,但令人头痛的是燃料模块和燃气轮机舱内的泄漏。燃料模块内燃料的控制阀在多次启、停和燃烧调整之后,阀体的严密性不可避免地会有所下降,这样,在执行泄漏试验时,就无法正常通过，机组中断启动程序,需更换阀门才能解决。这种泄漏若发生在燃气模块内,甲烷探测装置将发出报警，如果泄漏的天然气发生燃烧,CO2系统的温度感应装置会自动启动CO2喷射灭火功能。这种泄漏发生在管道之外,笔者将其称为外漏现象。外漏的部位通常在燃机仓和燃料模块居多,密封件、阀体填料和法兰垫片老化以及对密封件的预紧力不够都会造成外漏现象,但有时刚换过新密封件的部位也会出现泄漏,其原因主要是存在温差,因为天然气管道在停用和投运时温差很大,管道和阀体的膨胀也发生较大的变化。在目前的情况下,对温差引起的管道伸缩泄漏尚无良策,只能采用停机后对密封件重新紧固的方法以消除影响。
2.燃烧调整。燃气轮机燃烧器结构是值班燃料喷嘴扩散燃烧方式,主燃料喷嘴预混燃烧方式。燃机带上负荷并向上加负荷过程中,燃料系统速比阀（SRV）及燃料控制阀（GCV）将逐渐开启。燃料系统速比阀（SRV）及燃料控制阀（GCV）的正常动作很重要,若动作不正常将导致燃烧调整失败甚至跳机。随着机组启、停次数的增加,阀门动作次数相应增加,该阀门油动执行机构的密封件会发生老化失效,阀门的弹簧预紧力也会发生变化，同时，长时间运行带来的调节系统油质劣化问题也不容忽视。所以,在停机后应不定期对燃料系统速比阀（SRV）及燃料控制阀（GCV）的油动执行机构和阀门紧力进行检查和校验,以测定开启和关闭时间是否符合要求。针对油质劣化，应加装滤油机，并定期化验油质，找到油质劣化的原因。如果确定阀门有问题而暂时无法处理,那么,能做的就是在强制保持某一负荷或降负荷,以避免燃烧调整失败带来的风险,这样会牺牲部分负荷,且对燃烧器运行极为不利。因此，有计划的选择电网低谷停机消除缺陷是最为明智的选择。
3.启动中的控制和调节。燃气轮机启动速度很快,而蒸汽轮机需要有一定的暖机时间,汽轮机进汽时,进汽温度应与汽缸金属温度相匹配,同时注意控制汽缸热应力。随着燃气轮机排气温度的上升,汽轮机入口处的温度也在逐步上升,冷态启动时，需投入燃机温度匹配功能，在热态启动时，在一定的负荷工况内(由相应机组余热锅炉性能决定)减温水量会增加,要注意维持蒸汽过热度,汽温的过高或过低都会使机组保护动作,从而影响启动的进行。
4.燃气轮机压气机效率下降。因燃气轮机特性的原因，在同一工况下，压气机的效率，直接影响着燃机所能达到的最大负荷。尤其在夏季时，由于环境温度较高，加之燃机长时间运行，压气机效率下降明显，最高负荷仅能达到额定负荷的80%-90%。因此，定期对燃气轮机进行在线水洗和利用每一次停机的机会进行离线水洗是十分必要的。
二、应对策略
1.通过研究电厂典型年、月的负荷特性曲线，能够得出年最大负荷日的用气量峰值，当天然气用气峰值较大时，有条件的电厂，可选择启动天然气增压机，保证燃气轮机入口天然气压力。部分电厂也可以将125MW机组切换为重油补充发电，天然气流量会相对减少，以此来减轻天然气的需求压力，降低供气管道的调峰压力。总的来说，在电厂运行的过程中，要密切关注峰值变化情况，再结合实际情况调整机组的运行方式，以达到运行调峰的目的。随着发电量的逐渐升高，补充重油量也在逐渐增加，进而增加了最大负荷日的重油发电量，这样，重油削峰效果也就越来越显著。例如，可以将不同类型的机组组成一个系列，由它们共同参与电网调峰，而增加机组的连续运行时间等都有利于提高电厂的整体经济效益。
2.完善系统采样程序开发与测点，优化运行系统的实施流程。在性能试验、采样方法以及计算模型指导下，进行系统编程，实施于专用计算机。其中，后台数据采集和处理程序、前台优化系统用户应用程序是整个燃气轮机运行优化的两大组成系统。针对后台数据采集与处理程序，在线采集数据、数据识别、管理正常参数数据库以及启停参数和管理数据库等均属于该程序的工作，其基本流程，如下所示：数据采集—实时数据记录—计算、分析功率、热耗性能以及耗差—历史计算数据记录。针对前台优化系统用户应用程序，读实时数据是其主要功能，包括分配负荷和显示主要数据。其中，系统性能、系统耗差、系统曲线、数据查询、异常报警以及输入常数和性能趋势均属于主要数据显示范畴。
3.基于燃气轮机性能优化试验基础上，掌握机组实际性能的状态数据。其中，机组变负荷效率性能试验、机组调峰与运行适应性试验、机组水洗效果比较试验以及机组不同季节性能比较试验等均属于燃气轮机性能优化试验范畴。第一，基于机组正常运行状态下，以每分钟为间隔时间，进行数据采集，且结合历史数据存储，在10MW以上负荷基础上，可实现机组性能与耗差的计算。与此同时，燃气轮机机组具有快速启动的特点，在运行系统优化前提下，以每秒为间隔时间，进行数据采样和储存。第二，以机组设计数据为依据，结合优化试验数据，确定系统相关的参数基准值，基于实时计算基础上，展示参数耗差，保证系统的时效性与可靠性、合理性。第三，系统具有提供机组性能趋势分析画面的功能，为机组水洗时间的确定提供依据，提高管理系统向性能诊断效率，促使系统朝着在线运行指导方向发展，提高燃气轮机运行效果。第四，基于系统优化基础上，在线输入和修正参数性能相关基准值与电厂燃料数据，达到完善燃气轮机运行优化系统的目的。第五，以燃气轮机技术特点为参考，以国内外试验规程为依据，通过查询相关资料，构建相对应的燃气轮机性能和耗差计算模型，应用在线监测系统，验证模型的科学性与准确性。第六，利用燃气轮机在线运行优化系统，有助于提高整个电厂运行管理水平，减少机组运行过程中的气耗，提升电厂核心竞争力，为电厂的长足发展提供保障。
总而言之，运行优化是提升燃气发电厂运行效率的保障，是推动燃气电厂发展的有效动力。目前，燃气发电厂运行过程中，存在多方面问题，导致电厂运行效果不佳，影响电厂发展。因此，燃气发电厂应以电厂实际情况为依据，优化电厂运行，提高燃气轮机运行效率，促进燃气轮机发电厂发展。
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