一种低热值燃气蒸汽联合循环发电的控制优化方法

摘要

本发明公开了一种低热值燃气蒸汽联合循环发电的控制优化方法，将燃机点火后燃机燃油过程的余热烟气的热量引入锅炉，以用于锅炉的暖炉、启动，使得锅炉的独立启动过程与燃机并网和油气切换过程同时运行，直到蒸汽并入与蒸汽管网，本发明将锅炉启停操作时间优化后，能够有效的缩短燃气发电启动时间，减少开机过程中的能源损失，提升整体效率；本发明将燃机燃油过程的热量用于余热锅炉的启炉、暖炉的过程，有效的利用了余热烟气，同时节约能约，不造成空排，有利于保护环境。

说明书

技术领域

本发明涉及一种低热值燃气蒸汽联合循环发电的控制优化方法。

背景技术

燃气发电系统余热锅炉是利用燃机发电的余热烟气加热产生蒸汽推动蒸汽轮机进行联合循环发电的重要环节，受工艺介质和生产调整需要，余热锅炉启停比较频繁，按照正常生产节奏，燃气发电目前运行的多套余热锅炉，平均每月启停约20次，从启炉到并炉时间的长短影响着整个系统启动的时间，是挖掘系统效率的重要环节。按照常规做法就是燃气轮机油气切换成功后启动余热锅炉，在燃气轮机油气切换之前有近1小时时间，燃机的余热烟气对空排放，不仅造成了余热资源的浪费，而且延长了燃气发电系统的总启动时间，效益损失较大。

同时,燃机在正常切气操作时，有几个不稳定因素会造成燃机的遮断，其中较为多发的是切气过程中燃机的分散度过大造成的燃机遮断，而由于煤气的不稳定因素，会经常出现分散度大的现象，也会造成低热值燃气蒸汽联合循环发电效率低下。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种低热值燃气蒸汽联合循环发电的控制优化方法，本发明通过调整锅炉启动过程，以及对其中的油气切换过程进行优化调节，有效的解决了燃气蒸汽联合循环发电系统启动时间长、运行效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低热值燃气蒸汽联合循环发电的控制优化方法，将燃机点火后燃机燃油过程的余热烟气的热量引入锅炉，以用于锅炉的暖炉、启动，使得锅炉的独立启动过程与燃机并网和油气切换过程同时运行，直到蒸汽并入与蒸汽管网。

具体的，统计分析燃机启动过程中时间节点，识别燃机点火后至油气切换之前时间内的燃机运行状态的稳定性，测算此阶段燃机燃油状态下余热烟气的稳定性和输送量，以确定燃机燃油过程的热量能够支持余热锅炉的启炉、暖炉的过程。

具体的，燃机启动之前，余热锅炉提前开启高压给水泵上水，保持正常水位。

具体的，燃机启动点火成功后，逐步开启余热锅炉三通挡板，锅炉开始暖炉，燃机油气切换前三通挡板开度保持在设定开度，正常监控调整锅炉水位。

进一步的，所述余热锅炉三通挡板从0-20％缓缓开启。

进一步的，所述设定开度为15％-25％。

具体的，燃机准备油气切换前，暂时关闭锅炉三通挡板至0％，待燃机油气切换成功后，重新开启锅炉三通挡板。

具体的，燃机正常运行后，余热锅炉正常启动，直到蒸汽并入与蒸汽管网，提升汽轮机负荷。

具体的，在燃机油气切换过程中，增加切气前煤气放散时间、切气时尽量采用混烧或分散度聚增时立刻切回燃油，以保证燃机的运行。

具体的，油气切换时，出现分散度大的情况时，立即进行切油操作，当分散度下降到正常数值时，立刻重新切气，视分散度情况进行正常切换到煤气状态。

进一步的，上述油气切换过程可重复多次，以维持分散度的稳定。

进一步的，所述分散度数值在大于允许的最小分割数时，才能进行重新切气操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)锅炉启停操作时间优化后，能够有效的缩短燃气发电启动时间，减少开机过程中的能源损失，提升整体效率；

(2)本发明将燃机燃油过程的热量用于余热锅炉的启炉、暖炉的过程，有效的利用了余热烟气，同时节约能约，不造成空排，有利于保护环境；

(3)通过对燃机油气切换过程的优化，能够减少出现分散度大的现象的次数，同时确保油气切换的顺利完成，同时降低用油量，节约成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明锅炉启动过程优化前工作原理图；

图2是本发明的优化原理图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在燃机的余热烟气对空排放，不仅造成了余热资源的浪费，而且延长了燃气发电系统的总启动时间，效益损失较大的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种低热值燃气蒸汽联合循环发电的控制优化方法。

如图1所示，现有的方法是燃气轮机油气切换成功后启动余热锅炉，在燃气轮机油气切换之前有近1小时时间，燃机的余热烟气对空排放，不仅造成了余热资源的浪费，而且延长了燃气发电系统的总启动时间，效益损失较大。

本申请的一种典型的实施方式中，如图2所示，统计分析燃机启动过程中时间节点，识别燃机点火后至油气切换之前时间内的燃机运行状态的稳定性，测算此阶段燃机燃油状态下余热烟气的稳定性、输送量，经分析，燃机燃油过程的热量完全可以用于余热锅炉的启炉、暖炉的过程，能够起到余热锅炉的余热作用。

识别燃机油气切换过程中，锅炉三通挡板开启可能带来的风险。通过识别，燃机油气切换过程中燃机燃烧室燃烧强度变化存在不确定性，余热烟气流量、热量以及稳定性不适合锅炉的正常运行。

根据燃机启动过程中烟气量变化以及启动特性优化余热锅炉启停步骤，制定各阶段锅炉三通挡板开启开度要求：

燃机启动之前，余热锅炉提前开启高压给水泵上水，保持正常水位，按照正常启炉要求做好启炉准备。

燃机启动点火成功后，开启余热锅炉挡板，从0-20％缓缓开启，锅炉开始暖炉，燃机油气切换前三通挡板开度保持20％，正常监控调整锅炉水位。

燃机准备油气切换前，按照值长指令暂时关闭锅炉三通挡板至0％，待燃机油气切换成功后，重新开启锅炉三通挡板。

燃机正常运行后，余热锅炉按照规程规定正常启动，直到蒸汽并入与蒸汽管网，提升汽轮机负荷。

同时，在油气切换时，增加切气前煤气放散时间、切气时尽量采用混烧、分散度聚增时立刻切回燃油等，以保证燃机的运行。

油气切换时，出现分散度大的情况，进行切油操作，分散度立刻下降，当分算度一下降到正常数值时，立刻重新切气，识分散度情况进行正常切换到煤气状态，本次操作在切换过程中可以多次重复(在操作过程中所需要注意的是分散度的数值必须大于设定的最小允许分割数的数值，才会允许重新切气操作，这种方式基本可以确保切换的顺利完成。

如图1所示，优化前的总启动时间为：

A+B+C+D+E的总时间，即20分钟+20分钟+30分钟+10分钟+210分钟，约为4个小时50分钟。

而图2所示，优化后的总启动时间为：

A+E的总时间，即20分钟+210分钟，约为4个小时。

锅炉启停操作时间优化后，燃气发电启动时间缩短约50分钟，减少了开机过程中的能源损失，提升了整体效率。

按照当前正常生产节奏及机组检修需要，以燃气发电目前运行6套余热锅炉为例进行计算，平均每月启停约20次，每次节约50分钟，按每台锅炉每小时折算电量8000KW，每次可启炉提升发电量约7000千瓦时，每月可提高14万千瓦时，全年提高发电量约168万千瓦时，年创效益约114.24万元。

而同时，由于油气切换的优化，燃机在25MW时的烧油约为2.5kg/s—3.0kg/s，重新切换一次的时间约为30分钟，以最少用油量(2.5kg/s)来计算，则可以节省2.5*60*30＝4500kg，以每吨5000元计算，此一次操作即可以节省约22000元。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。