1燃气—蒸汽联合循环机组系统工艺介绍钢铁联合企业产生的可燃气体有高炉、焦炉、转炉煤气，能值约为钢铁工业总能值的34%，而高炉煤气发热值低，但总量大，故高炉煤气的能值占高炉入炉能量的40%，占钢铁联合企业总能值的12%[1]，二次能源尤其是高炉煤气的利用率是衡量一个钢铁联合企业节能水平的重要标志。钢铁厂燃用低热值高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电机组（简称
CCPP，为英文Combined Cycle Power Plant的缩写）是当下较先进、技术应用程度广泛的节能环保技术，为钢铁企业煤气合理利用开辟了新用户，其最大限度发挥煤气效能，降低环境污染，实现循环经济的良性循环，满足企业提高竞争力的迫切需要。
我厂在综合考察论证的基础上引进一台150 WM利用煤气型燃气—蒸汽联合循环发电机组，机组热效率达到45.5%，为低热值高炉煤气的高效利用开辟了有效途径，该项目的投产运行结束了迁钢高炉煤气大量放散的历史，是首钢迁钢公司在创造节能环保型工厂的道路上迈出的坚实一步。我厂150WM CCPP机组工艺流程如图1。
公司生产过程产生的高炉煤气、焦炉煤气经过净化、稳压处理后，通过综合管网送至燃气-蒸汽联合循环发电机组，高炉煤气经过煤气混合器与焦炉煤气按比例混合，再经湿式电除尘器除尘处理，进入煤气压缩机。混合煤气管道上设置煤气热值检测器，经过热值检测，混合煤气经过煤气压缩机压缩后进入燃烧
室，燃气与空气充分混合燃烧，生成高温高压气体驱动燃气轮机做功，并驱动发电机发电，其烟气排入余热锅炉进行热交换。stresd
从余热锅炉过热器出来的蒸汽送到蒸汽轮机汽缸推动汽轮机做功，带动发电机发电，即形成了联合循环发电。由此可见，所谓联合循环是指燃气轮机循环热损失通过余热锅炉产生蒸汽被蒸汽轮机的循环所利用[2]，低热值高炉煤气在燃气轮机内燃烧做功后的剩余热能排出，作为布置其后的余热锅炉的热能，锅炉产生的蒸汽推动汽轮发电机发电，我厂CCPP 机组余热锅炉设计有外供蒸汽接点，联合循环可以灵活组成热电联产机组。
联合循环机组启动中真空度下降的原因
左兴堂，李志永，柳丙轩
（北京首钢股份有限公司，河北迁安，064400）
【摘要】对燃气—蒸汽联合循环机组启动过程中凝汽器真空度下降的情况进行了分析，确定了机组冷态启动过程中主蒸汽系统内不凝结积聚进而影响凝汽器真空度的过程，通过增加对空排气阀开启时间，降低汽轮机旁路阀开度上限等措施，避免了启动过程中凝汽器真空度的过度下降。
【关键词】联合循环；冷态启动；旁路阀；真空度
【中图分类号】TM611.3【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2017)12-0040-05 Caus of Vacuum Decline during Startup of Combined Cycle Unit
Zuo Xingtang，Li Zhiyong，Liu Bingxuan
(Shougang Qianan Iron and Steel Company,Qianan,Hebei064400,China)
[Abstract]The problem of condenr vacuum decline during cold start of a gas-steam combined cycle unit was analyzed;and the process of affecting the vacuum degree in the condenr by non-condensation accumulation in the main steam system during cold start-up was determined.By taking measures such as increasing the opening time of air exhaust valve and lowering the opening limit of the steam turbine bypass valve,excessive fall of condenr vacuum during startup was avoided.
[Keywords]combined cycle unit;cold start;bypass valve;vacuum degree
启动模式高压Ⅰ级金属温度/℃
启动蒸汽压力/MPa
启动蒸温度/℃
热态启动>400 1.5~2.0>420温态启动230~400 1.5~2.0350~400冷态启动
<230
1.5~
2.0
英语儿童读物
300~350
2联合循环机组蒸汽系统及典型启动过程
我厂联合循环机组燃气轮机、发电机、汽轮机同轴布置，燃气轮机为单循环、单轴、重型设备，主要包括轴流式压缩机、多筒燃烧器和轴流式透平机，为提高机组效率，有效利用余热，配备一台双压、双缸、下排汽、混合冷凝式汽轮机，一台双压、卧式、无补燃、
自然循环余热锅炉，汽轮机还配有100%容量的高
压旁路管道及100%容量的低压旁路管道。其蒸汽系统如图2。robots
根据启动时汽轮机入口的金属温度（高压1级金属温度），我厂CCPP 机组的启动分为三种模式，如表
1所示。
图1联合循环发电机组工艺流程图
图2联合循环机组蒸汽系统图表1CCPP 机组启动模式
图3机组典型启动逻辑断点顺序图
机组典型启动逻辑断点顺序如图3所示。
在机组典型启动过程中，首先进行启动蒸汽暖管、凝汽器升真空、余热锅炉启动三个断点程序，此时高、低压主汽电动门、主汽门、旁路电动门及调门均处于关闭状态，启动蒸汽暖管至高压主汽门前，真空泵启动凝汽器建立真空至-93kPa 。蒸汽轮机具备
启动条件后，按“燃机启动”按钮机组开始启动，高、低压主汽门全开，启动蒸汽压力调节阀控制高压主汽门前入口压力维持2.0MPa 暖机1h ，暖机过程
中机组完成燃机排气管吹扫及燃料热值调整工作。
蒸汽轮机暖机完成后，进入燃机点火程序，燃气进入燃机，一旦点火完成，燃机开始做功，轴系按照预设定值开始升速，机组通过调整高压调速汽门开度及燃机燃气流量，建立足够扭矩带动轴系升速至额定转速。升速过程中当蒸汽压力满足要求，高、低压蒸汽透平旁路阀开至预先设定的开度，蒸汽进
入凝汽器直到主蒸汽条件建立。当高、低压蒸汽条件建立后，电动主闸门逐渐打开，机组运行所需要的蒸汽由启动蒸汽切换至余热锅炉蒸汽。发电机并网后机组按预先设定值逐渐升负荷，完成启动过程。
生产运行期间，机组在冷态启动过程中，转速升速至额定转速前后会出现两次凝汽器真空度突降的情况，启动过程中循环水系统稳定运行，真空系统无手动操作且检查没有漏空现象，在真空度突降期间
对应排汽温度、真空泵电流均有上升，凝汽器真空度由-93kPa 最低降至-79kPa ，接近跳机保护值-73
kPa ，
对机组的安全可靠运行造成了极大的威胁。3机组冷态启动过程中真空度下降的原因分析
3.1冷态启动过程中系统不凝结气体的积聚
japane schoolgirls机组在冷态启动时余热锅炉内部温度低于100℃，
内部已不存在压力，尤其是余热锅炉充氮保养或检修后启动，余热锅炉各汽包、过热系统及主蒸汽管道内进入了空气及不凝结气体[3]。我厂联合循环机组配套余热锅炉高压汽包容积28m 3，高压过热系统容积9m 3，高压主汽管道系统容积约2m 3，低压汽包容积13m 3，低压过热系统容积5m 3，低压主汽管道容积约1m 3，启动前汽包上水至正常液位后，高
低压主汽系统仍分别积聚有约29m3、15m3不凝结气体有待排出。冷态启动状态下余热锅炉顺启完毕后，高、低压过热器集箱对空排气阀均打开，此时高、低压电动主闸门前蒸汽系统与大气相连通；燃机点火后，随燃机排烟温度的提升，余热锅炉升温升压，按程序设定，当高压过热器出口主汽压力高于0.15
MPa时高压对空排气阀关闭，当低压过热器出口主汽压力高于0.1MPa时低压对空排气阀关闭，用以排除系统内积存的空气及不凝结气体。
燃机点火后机组按照设定速率升速，燃料迅速投入，使得余热锅炉升温、升压速度较快。锅炉高压系统由冷态到压力达0.15MPa历时3~4min，低压系统由冷态到压力达0.1MPa历时4~5min，高、低压系统内的不凝结气体在对空排气阀的开启时间内不能完全排出，而且对空排之后的主蒸汽管道上没有排气阀，当汽机旁路系统投入时高、低压蒸汽系统内积存的大量不凝结气体与蒸汽混合一同进入凝汽器真空系统。
3.2启动过程中汽轮机旁路系统控制方式
燃气—蒸汽联合循环机组汽轮机旁路系统的动作对于配合控制主蒸汽管路压力变化、汽轮机进汽控制
、管路升温升压控制、管路超压保护及保温保压控制等方面起着重要的作用[4]。我厂联合循环机组汽机旁路系统控制逻辑如图4所示。
图4汽轮机旁路控制逻辑图
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汽机旁路控制系统共包含实际压力跟踪模式、后备压力模式和最小压力模式三种闭环控制模式，机组在不同运行阶段旁路控制系统的设定值SV各不相同，旁路调节阀的开度由以PI控制器（比例积分控制器）做为输入信号的阀体执行机构控制，PI 控制器以旁路电动门前主汽压力实际值PV与设定值的差值作为输入信号，同时PI控制器的输出值通过采用高低区间限制的方式用以实现各种工况下旁路阀开度的相应配合。机组在启动冲转过程中旁路控制系统主要处于最小压力控制模式，高、低压旁路控制系统进入最小压力模式的逻辑判断点是燃气轮机点火成功，旁路阀的设定值SV在最小压力模式下是一个渐变值，最小压力模式包含两个阶段：阶段一逻辑点：旁路控制未投入。特性：SV=PV，即SV直接取旁路前主汽压力值，此阶段旁路阀的输出为零，旁路阀不会开启，混有不凝结气体的蒸汽不会进入真空系统。SV
随着管道内实际压力的逐渐升高而升高。当满足如下判断条件时，旁路控制投入，进入阶段二。
高压旁路控制投入的判断条件：点火成功后高
（上接第39页）8月份开始由平均2.776%降至目前的1.05%以下（折合成蒸汽约3800t/月），远优于厂的目标值。
(2)效益计算：每月蒸汽差损降低3800t，蒸汽成本为34.211元/GJ(2016年11月成本指标)×3.6588GJ=125.17元/t，效益为3800t×125.17元/t=47.565万元
tast是什么意思(3)截止2016年12月31日，2016年8月~12月累计效益237.825万元，年化效益570万元。
收稿日期：2017-08-08作者简介：刘俊明（1985-），男，2007年毕业于青岛大学热能与动力工程专业，工程师，现从事锅炉方面的技术工作。
压电动主闸门前蒸汽压力大于0.5MPa且比初始值
高0.3MPa。
低压旁路控制投入的判断条件：点火成功后300s且低压电动主闸门前蒸汽压力大于0.07 MPa。
scanner阶段二逻辑点：旁路控制已投入。特性：旁路系统的最小压力设定值SV是关于燃气轮机出力的函数值，用以调节高低压旁路阀的开度，此时PI控制器的输出高限为10%。
当高压旁路控制投入后，高压旁路调节阀在3~ 5s内开至此时控制器的输出上限10%，高压主汽系统内积存的不凝结气体与蒸汽混合涌入凝汽器内，但因真空泵的抽气能力有限，
涌入凝汽器内的不凝结气体不能及时排出，造成机组真空度下降。当低压旁路控制投入后，低压旁路调节阀的投入过程与高压一致，低压主汽系统内积存的不凝结气体涌入凝汽器内，再次造成机组真空度下降。
由分析可知，导致联合循环机组在冷态启动过程中凝汽器真空度大幅下降的原因是高、低压蒸汽系统内积存的不凝结气体不能及时排出，当高、低压旁路调节阀开启时，大量不凝结气体随蒸汽涌入凝汽器内，影响了凝汽器的真空度。
4避免真空度大幅降低采取的控制措施结合以上分析，为避免机组冷态启动过程中凝汽器真空度出现大幅降低可采取对应控制措施：(1)增加高、低压对空排气阀的开启时间。在主汽压力触发关闭对空排气阀的控制逻辑后增加延时开关，增加对空排气阀的开启时间，减少蒸汽系统内不凝结气体的积存，尽量将不凝结气体排出系统。前手动启动备用真空泵，增大真空系统的抽气能力，降低高、低压旁路调节阀开启后抽出不凝结气体所需的时间。
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(3)降低启机过程中旁路调节阀在开启初期的开度上限。旁路控制开始投入，旁路阀开启时PI控制器的输出高限为10%，降低此时控制器的输出上限，以减少单位时间内随蒸汽涌入凝汽器内的不凝结气体量，降低真空泵的运行负荷。
采取对应控制措施后，在机组冷态启动过程中，高、低压蒸汽旁路阀开启时，凝汽器真空度最低降至-
90kPa，较之前最低降至-79kPa取得了明显改善，为机组的安全可靠运行提供了可靠保证。
5结束语
针对联合循环机组冷态启动过程中不凝结气体积聚进而影响真空度的情况，通过进行余热锅炉对空排气阀及汽轮机旁路阀控制逻辑的研究优化，尽可能降低不凝结气体对凝汽器真空度的影响，取得了明显效果，为机组的安全稳定运行提供可靠保障。
[参考文献]
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[2]刘海宁，陆明春.浅谈钢铁公司自备电厂燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）[J].天津冶金,2007(5):56-60.
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[4]毛丹，诸粤珊.M701F型联合循环机组的汽轮机旁路控制系统分析[J].江西电力职业技术学院学报,2010-09-28.
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收稿日期：2017-09-07作者简介：左兴堂（1988-），男，研究生学历，工程师，现从事燃气—蒸汽联合循环机组生产技术及运行管理工作。
