CN115142960A - 一种燃气轮机的启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气轮机的启动方法,包括:燃气轮机以扩散方式点火,持续提高燃气轮机的负荷和排烟温度;当燃气轮机的排烟温度达到余热锅炉启动阶段承受的极限温度时,增大燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量,保持燃气轮机排烟温度不变,增大燃气轮机的负荷至预混燃烧模式负荷切换点后,切换至预混燃烧模式;蒸汽轮机开始暖机,当蒸汽轮机暖机结束后,降低所述燃气轮机的可转导叶开度,维持燃料流量不变,燃气轮机排烟温度升高至630℃及其以上;持续提高燃气轮机的负荷,直至最高负荷。本发明的技术方案可以将燃气轮机负荷快速提升至可以切换预混燃烧模式的负荷切换点,提高暖机速度,降低联合循环启动时间,降低启动阶段NOx排放浓度。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机领域,特别是涉及一种燃气轮机的启动方法。
背景技术
为了降低燃气轮机NOx的排放,现在的燃气轮机都采用预混燃烧技术,但是预混燃烧稳定性较差,只适用于燃烧室温度和流速达到一定水平的情况下。在燃气轮机启动阶段,燃烧室内空气流速和温度较低,为了确保燃气轮机顺利启动,在启机过程中仍采用扩散燃烧,或扩散燃烧占主导的分级燃烧技术,待燃气轮机升至一定负荷后,再切换为贫预混燃烧模式。
在国内的重型燃气轮机一般会和下位电站组成燃气-蒸汽联合循环发电机组,对于燃气蒸汽联合循环发电机组,燃气轮机运行在一种专门为联合循环启动的特殊路径下,在这种路径下,由于启动阶段余热锅炉升温和蒸汽轮机暖机都需要较长时间,燃气轮机无法升高负荷,只能运行在扩散燃烧的低负荷模式高排烟温度模式,扩散燃烧局部温度高,致使NOx排放浓度超过国家标准,烟囱中可见明显黄色烟雾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气轮机的动方法,所述启动方法具有降低 NOx排量等特点,具有较好的适用性。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种燃气轮机的启动方法,包括:燃气轮机以扩散方式点火,持续提高燃气轮机的负荷和排烟温度;当燃气轮机的排烟温度达到余热锅炉启动阶段承受的极限温度时,增大燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量,以保持燃气轮机排烟温度不变,增大燃气轮机的负荷至预混燃烧模式负荷切换点后,切换至预混燃烧模式;蒸汽轮机开始暖机,当蒸汽轮机暖机结束后,降低燃气轮机的可转导叶开度,维持燃料流量不变,燃气轮机排烟温度升高至630℃;持续提高燃气轮机的负荷,直至最高负荷。
优选地,余热锅炉启动阶段承受的极限温度为600℃。
优选地,所述燃气轮机在预混燃烧模式负荷切换点时的负荷为180MW,排烟温度为600℃。
优选地,在燃气轮机的排烟温度达到余热锅炉启动阶段承受的极限温度时,增大燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量的步骤中,确定燃气轮机的可转导叶开度和增加燃料的流量的方法包括以下步骤:
第一步,在燃气轮机的负荷达到60MW、排烟温度达到600℃时,将可转导叶开度的角度记为α0,燃料的流量记为F0,负荷记为W0;
第二步,增大可转导叶开度的角度至α1,降低排温温度;
第三步,排烟温度稳定后,增加燃料的流量,直至排烟温度升高至600℃,记录燃料流量为F1,负荷为W1;
第四步,重复第二步和第三步,得到可转导叶开度的角度α0、α1、α2……αn,燃料的流量F0、F1、F2……Fn;
第五步,根据第四步中的数据建立可转导叶开度和燃料流量之间的对应关系。
优选地,在第二步中,可转导叶开度增加的角度为2°。
优选地,在第三步中,增加燃料的流量的幅度为0.5%。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
上述技术方案中所提供的一种燃气轮机的启动方法,通过将燃气轮机以扩散方式点火,持续提高燃气轮机的负荷和排烟温度;当燃气轮机的排烟温度达到余热锅炉启动阶段承受的极限温度时,增大燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量,保持燃气轮机排烟温度不变,增大燃气轮机的负荷至预混燃烧模式负荷切换点后,切换至预混燃烧模式;蒸汽轮机开始暖机,当蒸汽轮机暖机结束后,降低燃气轮机的可转导叶开度,维持燃料流量不变,燃气轮机排烟温度升高至630℃;持续提高燃气轮机的负荷,直至最高负荷。上述方法可以在保证燃气轮机排气温度不超温的情况下,将燃气轮机负荷快速提升至可以切换预混燃烧模式的负荷切换点,在这个负荷切换点下进行汽轮机暖机,提高暖机速度,降低联合循环启动时间,降低启动阶段NOx排放浓度。
附图说明
图1为本发明实施例和现有技术提供的燃气轮机的启动方法的负荷和排烟温度的折线对比图。
具体实施方式
以下将结合附图,对本发明进行更为详细的描述,需要说明的是,下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的,而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合,以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
可以想到的是,燃料和空气进入燃气轮机燃烧做功后,燃气轮机对外输出功率,同时排出大量高温烟气,高温烟气流入余热锅炉将水变成高温高压水蒸气,水蒸气进入蒸汽轮机后,使得蒸汽轮机输出功率,实现能量梯级利用。本发明实施例针对燃气轮机提供了一种燃气轮机的启动方法,包括:
燃气轮机以扩散方式点火,持续提高燃气轮机的负荷和排烟温度;
当燃气轮机的排烟温度达到余热锅炉启动阶段承受的极限温度时,增大燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量,保持燃气轮机排烟温度不变,增大燃气轮机的负荷至预混燃烧模式负荷切换点后,切换至预混燃烧模式;
蒸汽轮机开始暖机,当蒸汽轮机暖机结束后,降低燃气轮机的可转导叶开度,维持燃料流量不变,燃气轮机排烟温度升高至630℃;
持续提高燃气轮机的负荷,直至最高负荷。
请参阅图1,折线1-2-3-4-5-7是根据原始的燃气轮机的启动方案中,燃气轮机的负荷和排烟温度所制定的启动折线,折线1-2-6-5-7是根据本申请的燃气轮机的启动方案中,燃气轮机的负荷和排烟温度所制定的启动折线。
在原始的燃气轮机的启动方案中,燃气轮机以扩散燃烧的方式点火,即为图中的点1,当燃气轮机的负荷增加至60MW或者60MW左右时,燃气轮机的排烟温度在600℃或者600℃左右,即为图中的点2。此时,下游电站的蒸汽轮机开始进气暖机,暖机时长约0.5小时,在暖机期间,燃气轮机的扩散喷嘴参与燃烧,燃烧温度较高,NOx排放也较高,此时可见黄棕色烟雾。
等待蒸汽轮机暖机结束后,燃气轮机的负荷升高至为120MW,排气温度为650℃,即为图中的点3。接着燃气轮机增加负荷至140MW,在该过程中排烟温度一直保持在650℃左右,即为图中的点4,较高的排烟温度会导致 NOx排放量一直较高。该过程即为图中的点3至点4。
之后在燃气轮机负荷为140MW,排烟温度为650℃左右,即为图中的点 4,此时燃气轮机进入预混燃烧模式后,接着逐步提升负荷至最高负荷,即为图中的点4至点7。
在燃气轮机启动至负荷为60MW时,需要等待汽轮机暖机,暖机时间约为0.5小时,在该过程中,由于燃气轮机处于先导预混燃烧模式,在0.5小时内会排放较多的NOx,NOx的含量为70mg/m3~90mg/m3。
而本申请做出了改进,先将燃气轮机以扩散燃烧的方式点火,即为图中的点1,当燃气轮机的负荷增加至60MW或者60MW左右时,燃气轮机的排烟温度在600℃或者600℃左右,即为图中的点2,此时增大燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量,保持燃气轮机的排烟温度不变,直到燃气轮机的负荷增加至预混燃烧模式的负荷切换点,即为图中的点6,负荷切换点时的负荷为180MW。
当燃气轮机的负荷增加至预混燃烧模式的负荷切换点后,切换至预混燃烧模式,在该预混燃烧模式下,NOx的排放量降低至国家排放标准。
此时,下游电站蒸汽轮机开始进气暖机,蒸汽轮机暖机结束后,蒸汽轮机进入蒸汽开始带负荷,此时降低可转导叶开度,维持燃料流量不变,燃气轮机排烟温度升高至630℃及其以上,即图中的点5,之后持续增加燃气轮机的负荷至至最高负荷,即为图中的点5至点7。
综上,燃气轮机启动后,逐渐增加负荷,在排烟温度达到600℃左右时,增大可转导叶开度,增加燃料流量,使排烟温度控制在600℃以下逐步增加负荷,直至燃气轮机在180MW负荷时切换至预混燃烧模式,在180MW负荷工况点等待蒸汽轮机暖机,由于燃气轮机排气流量增加,进入蒸汽轮机的蒸汽流量也响应增加,等待时间可降低为20分钟,在等待过程中,由于燃气轮机处于预混燃烧模式,在预混燃烧模式下,排放的NOx的含量降低至 40mg/m3以下,此时在烟囱中无黄棕色烟雾,相对于原始的启动方法来说,本启动方法可降低暖机时间,并同时降低NOx的排放量。
可以知道的是,黄棕色烟雾只会出现在负荷上升的阶段,因此如果负荷上升快的话,出现黄烟的时间只有5~10分钟,远低于原始的燃气轮机的启动方案中的黄烟出现时间。
本发明还提供了增大燃气轮机的可转导叶开度和增加燃料流量的方法,该方法包括以下步骤:
第一步,在燃气轮机的负荷达到60MW、排烟温度达到600℃时,将可转导叶开度的角度记为α0,燃料的流量记为F0,负荷记为W0;
第二步,增大可转导叶开度的角度至α1,降低排温温度;其中,α1的角度可比α0的角度大2°。
第三步,排烟温度稳定后,增加燃料的流量,直至排烟温度升高至600℃,记录燃料流量为F1,负荷为W1;其中,燃料的流量的增加幅度为0.5%。
第四步,重复第二步和第三步,得到可转导叶开度的角度α0、α1、α2……αn,燃料的流量F0、F1、F2……Fn;
第五步,根据第四步中的数据建立可转导叶开度和燃料流量之间的对应关系;其中,该对应关系根据现场试验结果确定。
得出可转导叶开度和燃料流量之间的对应关系后,下一次启动时,当燃气轮机负荷增加至60MW或者60MW左右时,燃气轮机的排烟温度在600℃或者600℃左右后,即燃气轮机的负荷和排烟温度位于图中的点2,可以直接将燃气轮机的负荷增加至180MW,即从图中的点2至点6。
燃气轮机的启动方案采用本申请的启动路线,即图中的折线1-2-6-5-7,可以在保证燃气轮机排气温度不超温的情况下,将燃气轮机负荷快速提升至可以切换预混燃烧模式的负荷切换点,在这个负荷切换点下进行汽轮机暖机。提高暖机速度,降低联合循环启动时间,降低启动阶段NOx排放浓度。
燃气轮机的启动方案采用本申请的启动路线,即图中的折线1-2-6-5-7,在燃气轮机的负荷从60MW增加至180MW,即从图中的点2至点6的过程中,虽然余热锅炉承受的温度不变,但是由于燃气轮机可转导叶开度增加,造成空气流量增加,进入余热锅炉的总能量增加,则余热锅炉产生的蒸汽流量增加,当蒸汽流量超过汽轮机暖机所需的蒸汽流量时,可增加高、中、低压主蒸汽旁路减温减压水流量,例如可更换减温减压器中的喷嘴,更换减温减压水泵以及相应管道等,将蒸汽降温降压后导入凝汽器消耗掉。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种燃气轮机的启动方法,其特征在于,包括:
燃气轮机以扩散方式点火,持续提高燃气轮机的负荷和排烟温度;
当所述燃气轮机的排烟温度达到余热锅炉启动阶段承受的极限温度时,增大所述燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量,保持所述燃气轮机排烟温度不变,增大所述燃气轮机的负荷至预混燃烧模式负荷切换点后,切换至预混燃烧模式;
蒸汽轮机开始暖机,当所述蒸汽轮机暖机结束后,降低所述燃气轮机的可转导叶开度,维持燃料流量不变,所述燃气轮机排烟温度升高至630℃;
持续提高所述燃气轮机的负荷,直至最高负荷。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,余热锅炉启动阶段承受的极限温度为600℃。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述燃气轮机在预混燃烧模式负荷切换点时的负荷为180MW,排烟温度为600℃。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述燃气轮机的排烟温度达到余热锅炉启动阶段承受的极限温度时,增大所述燃气轮机的可转导叶开度,同时增加燃料流量的步骤中,确定所述燃气轮机的可转导叶开度和增加燃料的流量的方法包括以下步骤:
第一步,在所述燃气轮机的负荷达到60MW、排烟温度达到600℃时,将可转导叶开度的角度记为α0,燃料的流量记为F0,负荷记为W0;
第二步,增大可转导叶开度的角度至α1,降低排温温度;
第三步,排烟温度稳定后,增加燃料的流量,直至排烟温度升高至600℃,记录燃料流量为F1,负荷为W1;
第四步,重复第二步和第三步,得到可转导叶开度的角度α0、α1、α2……αn,燃料的流量F0、F1、F2……Fn;
第五步,根据第四步中的数据建立可转导叶开度和燃料流量之间的对应关系。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,在第二步中,可转导叶开度增加的角度为2°。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,在第三步中,增加燃料的流量的幅度为0.5%。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,当所述余热锅炉的蒸汽流量超过所述蒸汽轮机暖机所需的蒸汽流量时,增加高、中、低压主蒸汽旁路减温减压水流量,使得所述余热锅炉的蒸汽降温降压后导入凝汽器内。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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