三菱M701F4燃机启机过程中天然气温度低的原因

1燃气加热器系统简介

为了获得较高的热效率,三菱燃气轮机安装了燃气加热器（Fue1G;sHe;aet）,燃气通过FGH性能加热器,利用锅炉中压省煤器出口的给水加热燃气,提高燃气温度,在额定工况下,天然气被加热到210r左右。FGH水侧采用中压省煤器出口的给水作为热源,经过FGH后流向凝汽器（线路1）或余热锅炉低压省煤器（线路2）。线路1用于启动过程或低负荷运行时,线路2用于高负荷运行时,线路1和线路2通过FGH回凝汽器调阀和锅炉侧FGH流量控制阀进行控制,FGH水侧系统如图1所示。FGH气侧采用一个三通阀（燃气温控阀）来确保燃气温度控制在正常值,FGH气侧系统如图2所示。机组启动速度达到2250t-℃mi后,温控阀才投入使用,在此之前,全部燃气均通过旁路直接到达燃气流量控制阀。

1.1FGH回凝汽器调阀的控制方式

FGH回水流量设定是燃机出力函数。当燃机启动以后,用于加热的水流量通过FGH回凝汽器调阀控制,FGH回凝汽器调阀开度与FGH回余热锅炉调阀的控制方式(图3）保持一致,直至达到预设的燃机负荷,其阀门开启速率为100%。实际测得的FGH流量经FGH入口水温修正后,若小于0.7×FGH炉侧回水流量设定,则TCs控制系统发出FGH入口水量低的报警。

1.2FGH回余热锅炉调阀的控制方式

当达到以下条件时,加热水的流量控制就会发生切换:

(1）燃机负荷>125Mw:

(2）FGH出口温度<140℃。

1.3燃气温控阀的控制方式

FGH的旁路三通阀控制信号为GTFGHTCso,GTFGHTCso在达到转速2250r/min之前一直保持-5%的阀门指令,即阀门全关,走旁路:随后根据控制指令MFCLCso的函数Fx运算而来,如图4所示,在MFCLCso达到20后开始增加,此时对应的燃气温度控制值为100℃,但一般燃气温度都在100℃以下,此时,三通阀一般会全开:MFCLCso达到55时,控制燃气温度到210℃,正常运行中的燃气温度也保持在210℃。

2异常情况一的经过及原因分析

在一次启动燃机过程中,并网后升负荷至150Mw,TCs控制系统发出燃气供气温度低的报警,燃气供气温度低负荷闭锁,运行人员立即手动干预FGH凝汽器侧流量控制阀,提高FGH流量,燃气温度无上升趋势:画面查看FGH三通阀指令为105%,随后停机处理。

事后,查看相关历史曲线发现,FGH回水流量为30t/h:进口水温240℃,出口水温239℃:查看FGH指令一直为105%,但天然气温度在启机过程上升至80℃后,快速回落至23℃,说明前期系统运行正常,然后发生故障,基本没有完成换热过程。根据以上判断,FGH三通阀在开机过程中发生故障,未正常开启。

3异常情况二的经过及原因分析

在一次启动燃机后,稳定带负荷运行至400Mw,运行人员发现燃气供气稳定只有200℃,一直无法上升至210℃,FGH三通阀指令一直为105%,FGH回余热锅炉调阀开度为13%,回凝汽器开度为0%。

运行人员手动干预FGH凝汽器侧流量控制阀,燃气温度上升至正常值210℃。就地查看相关阀门与测点状态,反馈与指令一致,排除阀门及温度点故障。查看进口水温与出口水温,分别是240℃与55℃,有换热效果。查看相关逻辑,确认FGH指令一直为105%,确认FGH回水流量设定值为25t/h,当前值为25t/h:查看相关历史曲线,发现FGH回水流量稳定:根据以上情况,再加上FGH回水流量控制方式,流量是燃机负荷函数,如图3所示,无环境温度修正,判断FGH系统运行正常,冬季环境温度低导致FGH系统设定流量无法满足加热需要。

4应对措施

正确判断并处理FGH系统运行异常的办法有以下几点:

(1）利用天然气温度与FGH水侧进出口温度判断有无换热效果。

(2）若无换热效果,则查看水侧FGH流量是否正常,如流量异常则快速通过FGH回凝汽器调阀控制FGH流量,从而确保FGH系统运行正常:否则,排查FGH气侧三通阀状态。

(3）若FGH水侧有换热效果,则排查FGH气侧状态。

(4）处理事故时,阀门或测点的反馈不能作为其正确状态的判断,应该以实际状态为准。

5结语

通过上述两个实际案例,我们可以看到燃气-蒸汽联合循环机组的FGH系统气侧和水侧控制方式各不相同,且无相互修正条件,尤其是水侧流量控制,没有环境温度的修正,在冬夏季,其流量控制一致,会导致FGH三通阀开度有略微差异,甚至无法满足系统运行需要,可以考虑在其流量设定中加入温度修正。另外,本文分析和介绍了FGH气侧和水侧系统的运行及控制方式,有利于运行人员深刻理解FGH系统在启停机过程中的动作方式,对于特殊工况下的系统分析处理具有指导意义。