燃气-蒸汽联合循环二拖一供热发电机组汽轮机旁路系统的研究

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燃气-蒸汽联合循环二拖一机组解、并汽操作优化

燃气-蒸汽联合循环二拖一机组解、并汽操作优化摘要：燃气—蒸汽轮机联合循环机组是一项先进的供能技术。

利用燃气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃气轮机排烟中的余热在废热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机进一步发出部分电能，或供热、制冷。

某电厂燃气—蒸汽轮机联合循环机组由“二拖一”方式运行转换为“一拖一”方式运行，我们称之为解汽，而机组由“一拖一”方式转换为“二拖一”方式运行，我们称之为并汽。

关键词：联合循环二拖一一拖一解、并汽一、某电厂燃气-蒸汽联合循环机组（二拖一）介绍。

1、什么是燃气-蒸汽联合循环？燃气—蒸汽轮机联合循环机组是利用燃气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃气轮机排烟中的余热在废热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机进一步发出部分电能，同时供热。

2、某电厂二拖一机组设备构成某电厂燃气-蒸汽“二拖一”联合循环机组（以下简称“二拖一”机组）包括2台9FB型燃机组成的燃气轮发电机组、2台余热锅炉和1台蒸汽轮发电供热机组,“二拖一”整机功率921MW，汽机功率320MW。

燃气-蒸汽联合循环设备布置如下图所示图1所示为一拖一运行方式，图2所示为二拖一运行方式。

二、解、并汽操作机组由“二拖一”方式运行转换为“一拖一”方式运行，我们称之为解汽，而机组由“一拖一”方式转换为“二拖一”方式运行，我们称之为并汽。

“二拖一”机组参与电网调峰的操作难点以及操作重点就集中在了解、并汽操作上。

图1 图2图4图3、4是某电厂主、再热及低压蒸汽系统图。

1、并汽操作：采取高压、再热同时并汽，低压主汽后并的原。

（1）并汽前的参数要求：A、主汽并汽时待并炉高压旁路前蒸汽温度与运行炉母管温度温差在15℃以内，主汽压力偏差在0.5MPa以内。

B、再热蒸汽并汽时待并炉中压旁路前蒸汽温度与运行炉母管温度温差在15℃以内，再热蒸汽压力偏差在0.1MPa以内。

C、低压过热蒸汽并汽时待并炉低压旁路前蒸汽温度与运行炉母管蒸汽温度差15℃以内，蒸汽压力偏差在0.05MPa以内。

M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组主蒸汽旁路系统控制策略介绍及优化

M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组主蒸汽旁路系统控制策略介绍及优化发布时间：2021-03-25T02:24:39.647Z 来源：《河南电力》2020年9期作者：黄永昆[导读] 随着当前环保压力不断加大，燃气-蒸汽联合循环电厂在当前形势下有了长足的发展。

本文主要介绍的是M701F4型燃气轮机联合循环机组的旁路系统，该机组主要由M101F4型燃气轮机以及配套的燃机发电机、余热锅炉、蒸汽轮机以及配套的汽机发电机等主设备组成，采用 “一拖一，双轴”的布置方式，单套机组装机容量为460MW。

（广东粤电中山热电厂有限公司广东中山 528445）摘要：旁路系统是蒸汽轮机主蒸汽系统的重要组成部分，它在燃气-蒸汽联合循环机组启停过程以及甩负荷时起着十分重要的作用。

本文主要介绍了M701F4型燃气轮机联合循环机组的主蒸汽旁路系统的主要作用，通过对主蒸汽旁路系统几种控制模式的介绍，描述旁路系统在机组运行过程中的控制过程，并通过介绍机组运行过程中一次特殊工况，分析现有旁路系统控制逻辑存在的问题，并提出解决方案。

关键词：M701F4燃气轮机；联合循环；旁路系统；控制模式随着当前环保压力不断加大，燃气-蒸汽联合循环电厂在当前形势下有了长足的发展。

在燃气-蒸汽联合循环机组中，旁路系统在机组启停过程以及甩负荷时起着重要作用，它的功能是，当余热锅炉产生的主蒸汽不满足蒸汽轮机运行需求时，这部分主蒸汽会通过旁路系统回到凝汽器，从而防止余热锅炉蒸汽管路超温、超压；另外，在汽轮机跳闸或甩负荷时，旁路系统可以联锁快开从而有效抑制主蒸汽压力、温度参数波动，防止汽包水位波动，维持余热锅炉及燃汽轮机正常运行，从而缩小事故范围，减少机组损失。

基于二拖一燃气蒸汽联合循环发电机组一次调频系统的分析及改进

78Technology技术纵横文献标识码：B文章编号：1003-0492（2020）12-078-04中图分类号：TP29基于二拖F气蒸汽联合循环发电机组一次调频系统的分析及改进Analysis and Improvement of Primary Frequency Regulation System Based on Two Tow One Gas Steam Combined Cycle Generator Unit★胡程斌，陈海文，黄月丽，徐龙魏（华电浙江龙游热电有限公司，浙江龙游324400）摘要：针对某二拖一燃气蒸汽联合循环发电机组，对一次调频系统进行深入分析，从软件、硬件、控制逻辑等方面进行了改进，提高了一次调频合格率并能有效应对浙江省新版两个细则一次调频的严苛考核。

关键词：一次调频系统；合格率；新版两个细则Abstract：Aiming at a two-tow-one gas-steam combined cycle generator set,the primary freque n cy regulati o n system is an a lyzed in depth,and the software,hardware,control logic and other aspects are improved to improve the qualified rate of primary frequency regulation.The system can effectively cope with the rigorous assessment of primary frequency regulation in the two new rules ofZhejiang Province.Key words：Primary frequency modulation system;Quality;Two new rules1引言华电浙江龙游热电有限公司建设有一套STAG209E燃气-蒸汽联合循环，由2台燃气轮机发电机组、2台余热锅炉、1台抽凝式蒸汽轮机发电机组和1台背压式蒸汽轮机发电机组组成。

探讨燃气—蒸汽联合循环发电系统

探讨燃气—蒸汽联合循环发电系统在当代社会中，能源、环境危机的不断加剧，促使清洁能源发电技术快速发展起来，而燃气-蒸汽联合循环发电系统作为清洁能源发电技术的一种，也得到了快速的發展。

基于此，本文以《基于现状分析燃气-蒸汽联合循环发电系统及展望》为题，进行了以下几方面的分析与探讨。

1 系统介绍联合循环是将两个独立的动力循环进行联合，在这样的情况下，两者会产生能量，这时能量会出现相互交换的情况，从而形成一个新的循环。

根据热力学原理，理想的热力循环又称卡诺循环，该公式显示，当热源的温度不断升高时，冷源的温度不断降低，循环的效率不断提高。

燃气-蒸汽联合循环里的高温热源温度较高，超过了蒸汽循环产生的蒸汽温度，而且燃气单循环产生的排气温度要超过燃气-蒸汽联合循环中的温冷源温度，因此燃气-蒸汽联合循环能够有效实现高温热源吸热效果。

所以，对于普通的循环热效率而言，必须低于联合循环产生的热效率。

为了有效改善联合循环效率的效果，在对联合循环进行设计的过程中，技术人员必须考虑效率与功率的相关条件，当燃气轮机符合设计内容后，企业决策者还需要从成本角度和循环效率方面来看，汽轮机与余热锅炉的系统形式是否在配置规范方面存在问题。

因此，为了提高循环联合效率，技术人员需要选择透平初温相对高的燃气轮机。

根据相关数据调查显示，当燃气轮机的初温不断提高时，联合循环的效率也会得到明显提高，这时联合循环的效率会超过简单循环的效率。

在当代社会中，人们的环保意识不断增强，燃气发电技术发展得越来越快。

通常情况下，燃气发电系统的原理为：空气进入到压气机内，压气机会向空气施加压力，进而将空气压缩成一定气压，而后将气压送往燃烧室中与燃料混合进行燃烧，进而会产生高温燃气，这些高温燃气一旦进入到膨胀机后，会进入做功的状态，压气机在透平转子的作用下会进行不断旋转，同时带动发电机进行做功，从而产生电能。

对于燃气机释放的尾气而言，其较高的温度会存在很多劣势，当排入大气后，会导致热能不断损失，在很大程度上降低了机组的热效率。

二拖一燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统控制策略优化

二拖一燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统控制策略优化摘要：本文研究了二拖一燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统控制策略优化。

通过对机组的动态模拟和实验验证，提出了一套基于PID控制和模糊控制相结合的控制策略，实现了旁路系统的自动控制和优化运行。

关键词：二拖一燃气-蒸汽联合循环机组；旁路系统；控制策略；PID控制；模糊控制1. 引言二拖一燃气-蒸汽联合循环机组是一种新型、高效、低排放的发电设备，具有很高的经济性和环保性。

其关键部件之一是燃气轮机，其运行效率和稳定性对机组整体性能具有决定作用。

然而，由于燃气轮机的内部参数及环境参数变化较快和复杂，导致机组的运行过程存在一定的不确定性和波动性，尤其是在负荷变化频繁的情况下更加明显。

因此，如何优化燃气轮机的运行控制策略，提高其响应速度和运行稳定性，成为了燃气-蒸汽联合循环机组控制系统设计的重要问题。

旁路系统作为燃气轮机的重要附件，其功能是通过调节旁路阀门位置，控制进入燃气轮机的空气量，以提高燃烧效率和控制燃气轮机出口温度。

如何通过旁路系统控制策略的优化，实现机组的优化运行控制，是本文的研究重点。

2. 机组模型建立本文基于Matlab/Simulink工具，建立了二拖一燃气-蒸汽联合循环机组的数学模型，包括燃气轮机、蒸汽轮机和旁路系统等部分。

其中，燃气轮机模型采用基于质量流和能量传递方程的方法进行建模，考虑了燃气轮机当前转速、进口温度、进口压力、燃料供应量等因素的影响。

蒸汽轮机模型则基于传热方程和功率平衡原理，考虑了蒸汽轮机进口温度、压力、蒸汽质量流量等影响因素。

旁路系统模型则采用阀门的一阶惯性模型进行建模，考虑了旁路阀门位置、燃气轮机进口口温度、旁路口温度、空气质量流量等因素。

基于建立的机组模型，可以进行机组的仿真计算，实现机组各部件的互动和效率评估。

3. 旁路系统控制策略设计为实现旁路系统的自动控制和优化运行，本文提出了一套基于PID控制和模糊控制相结合的控制策略。

旁路在燃气蒸汽联合循环机组中的应用

0 前言近年来，随着我国能源结构的调整和环保要求的日益提高,燃气-蒸汽联合循环机组逐年增多。

相对于常规燃煤机组，燃气-蒸汽联合循环机组具有以下优点：第一，供电效率远远超过燃煤机组；第二，建设周期短；第三，占地及用水较少；第四，运行高度自动化，可以每天启停；第五，排放污染小，尤其是NO X 、SO X 的排放量几乎为零。

本文以较为常见的“二拖一”方式运行的燃气-蒸汽联合循环机组（即两台燃气轮机，两台余热锅炉，一台汽轮机，三台发电机）作为研究对象，研究分析100%BMCR 的旁路对于机组的重要作用。

1 燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统的介绍本文基于国内某电厂“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组的整体调试工作，该“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组，包含两台燃气轮发电机组，两台余热锅炉和一台汽轮发电机组。

其中旁路系统的调试，对于整个调试过程至关重要，参与了从燃机点火启动至并网带负荷、汽轮机启动至并网以及机组甩负荷等阶段的调节，可在每一台燃机启动、蒸汽暖管、汽轮机冲转、并网、第二台燃机启动、并汽、退汽、停机过程中全程投入自动。

本机组的旁路系统阀门具备自动启动控制、自动停机控制、超温保护快关控制、事故工况下的快开控制等功能。

旁路系统由高压旁路（2套）、中压旁路（2套）、低压旁路（2套）组成，各自容量均为100%BMCR。

2 燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统的应用2.1 旁路系统在燃机冲转、定速及并网阶段的应用燃机点火启动初期，所产生的排气加热锅炉给水所生成的过热蒸汽无法满足汽轮机冲转的参数，此时的蒸汽不能进入汽轮机，只能通过旁路最终进入凝汽器形成循环。

此过程旁路系统起着至关重要的作用。

燃机启动后，锅炉高、中压汽包开始慢慢起压，先开高、中压蒸汽管道疏水门，此过程注意机组凝汽器真空下降不要过快，待锅炉高、中压汽包继续升压，手动开启高、中压旁路调门，此过程注意锅炉壁温差，待锅炉压力稳定后，高、中压旁路可投入自动调节模式。

2.2 旁路系统在汽轮机冲转、定速及并网阶段的应用本文作者参与调试的“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组，其旁路系统在汽轮机冲转、定速过程，通过自动能够很好的调节主、再热蒸汽压力，汽轮机并网后，高、中压旁路按照一定速率缓慢关闭，以满足汽轮机并网后带初负荷的蒸汽量，旁路全关后，旁路自动继续投入，设定值在实际值的基础上叠加一个偏差（但不高于额定值），以保证正常工况下旁路能够保证关闭，如果实际压力值大于设定值，则通过自动调节旁路开度控制蒸汽压力以保证机组安全。

燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用

燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用摘要：本文以燃气蒸汽联合循环发电机组为例进行介绍，通过企业生产过程中产生的富余焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用先进技术、效率高，实现了将放散的煤气全部回收进行发电，解决了能源浪费和环境污染问题。

关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环；发电技术引言随着能源发电技术的不断发展，人们环保意识的日益增强，燃气发电技术得到了快速的发展。

常规简单循环的燃气发电系统主要是通过空气经过压气机压缩到一定的气压后，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后进入透平膨胀机做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，并带动发电机做功，输出电能。

因此当燃气机温度较高时，就会导致热能损失，降低循环的热效率。

一、燃气蒸汽联合循环的意义根据我国当前的用电情况，为了满足社会用电需求及能源消耗增多等情况，对于对节能发电模式的期望越来越高。

为了能同时满足这两方面的需求，热电厂在制定电能生产工艺时，需对传统发电模式进行改造，采用先进的电力生产技术，合理利用煤燃料燃烧生产热能、电能。

联合循环技术的运用对热电厂发电发热有着重要的意义。

1、解决能源问题能源作为社会经济的发展的主要因素，热电厂采用传统发电模式不仅无法获得理想的生产效率，也导致煤燃料资源的浪费。

联合循环技术用于热电厂发电，既能实现“煤的洁净燃烧”，也能提高热电厂的发电效率。

联合循环技术对燃气轮机循环、蒸汽轮机循环进行优化改进，把两者组合到一起构成综合性的热力循环。

不仅科学利用煤燃料发电，也促进了机组运行效率、机组功率的提高。

2、合理利用燃气煤燃料燃烧后产生燃气，若发电厂能充分利用燃气也可将其作为发电的燃料。

对煤燃烧产生的燃气利用率较低，降低了电能生产的产量。

联合循环技术对燃烧锅炉、汽轮机组等设备的连接进行改进，设置了循环控制系统以及时集中燃气加以燃烧，提高了热电厂发电的效率。

如联合循环技术里燃气轮机能充分燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，保证了燃气的合理运用。

“二拖一”燃气蒸汽联合循环机组协调控制简析及优化

专栏■Column 68“二拖一”燃气蒸汽联合循环机组协调控制简析及优化★北京京能高安屯燃气热电有限责任公司丁哲，石磊，牛兴伟，柳泓羽1　机组概况北京京能高安屯燃气热电有限责任公司“二拖一”燃气蒸汽联合循环机组配置两台SGT5-4000F(4)型燃机、两台300MW级燃气轮发电机、两台余热锅炉、一台供热蒸汽轮机和一台300MW级蒸汽轮发电机，其中燃气轮发电机组和蒸汽轮发电机组为不同轴布置。

机组装机容量845MW，供热期热负荷大于596MW。

机组热工控制系统分别为燃气轮机控制系统、联合循环控制系统，分别采用西门子SPPA-T3000和美国艾默生OVATION。

2　协调控制系统2.1　机组负荷要求机组协调运行时，燃气轮机的负荷及温度设定值除了由燃气轮机自身控制策略影响外，还会受到机组运行工况的限制，燃机的控制器通过取小功能块运行至次级控制器，来控制进入燃机的燃料量，达到对燃机负荷及燃机排气温度的控制，同时通过与燃机IGV（进气导叶）的协同作用，调节燃气轮机数字化电厂的排气流量。

燃机的排气温度及流量受限于余热锅炉及汽轮机的温升裕度，当汽轮机启动时，燃机负荷需要适应汽机的温升曲线，所以，设计了温度限制器，当温度到达限制值时，负荷不允许继续升高。

动态上限：最大机组负荷值取决于燃气轮机运行的数量，并根据环境温度进行修正，修正后的负荷上限受环境温度影响较大，所以当AGC投入后，应将修正后的负荷上限实时送至调度，否则可能导致AGC运行异常。

动态下限：燃机在低负荷运行时，NO X 排放较高，因此联合循环运行时要求燃机最小负荷不能处于IGV 最小开度，对于西门子F级燃机来说，该负荷限制为100MW。

2.2　机组负荷分配协调控制中，当AGC投入后，机组总功率为两台燃机有功功率与汽机有功功率的总和，该指令由电网直接设定。

当机组二拖一运行时，首先将总设定值平均分配给两台燃机和一台汽机，然后根据实际情况进行负荷二次分配，最终保证全厂总出力。

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关键词：燃气－蒸汽联合循环；旁路保护；压力控制
中图分类号：ＴＭ６１１．３１文献标识码：Ｂ文章编号：１００３．９１７１（２０１３）０７ — ００３０￣３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＢｙｐａｓｓＳｙｓｔｅｍｏｆＳｔｅａｍＴｕｒｂｉｎｅｆｏｒ２ＧＴ＋１ＳＴＧａｓ．ｓｔｅａｍＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ
２．华北电力科学研究院（西安）有限公司，陕西西安７１００６５）
摘
要：燃气．蒸汽联合循环二拖一供热发电机组的旁路系统在机组灵活快速起、停和高效安全运行中，有着
至关重要的作用。结合实际工程，详细介绍了旁路系统的保护策略及其压力的全程自动控制。
ｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｔ ’ Ｓｐｒｅｓｓｕｒｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ — ｓｔｅａｍｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅ；ｂｙｐａｓｓｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ
转换阀，用于将大流量蒸汽进行调节、降压，同时
（４）型燃机组成的燃气一蒸汽联合循环二拖一供
热发电机组。全厂配置为：２台ＳＧＴ５４０－００Ｆ（４）
进行降温冷凝。蒸汽首先通过阀座的间隙，压力得以降低，其他压降在阀门出口部分的套筒实现，套筒上的减压孔经过专门设计，其调节过程完全符合阀门的特性曲线。阀门根据工况要求
ＧａｏＭｉｎｇ — ｓｈｕａｉ．ＨａｎＱｉｕ — ｘｉ．ＣｈｅｎＺｈｅｎ — ｓｈａｎ
（１．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４５，Ｃｈｉｎａ；３来自华北电力技术
ＮＯＲＴＨＣＨＩＮＡＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ
燃气一蒸汽联合循环二拖一供热发电机组汽轮机旁路系统的研究
高明帅，韩秋喜。，陈振山
（１．华北电力科学研究院有限责任公司，北京１０００４５；
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｙｐａｓｓｓｙｓｔｅｍｏｆｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｆｏｒ２ＧＴ＋１ＳＴｇａｓ — ｓｔｅａｍｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｒａｐｉｄｓｔａｒｔｉｎｇ－ｓｔｏｐｐｉｎｇ，ｅｉｃｆｉｅｎｔａｎｄｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｌａｎｔ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅｂｙｐａｓｓｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｆｕｌｌａｕｔｏｍａｔ－
０概述
京能北京草桥热电厂为西门子ＳＧＴ５－４０００Ｆ
旁路系统，在机组高效安全运行中，起极其重要
作用。本工程旁路系统所有阀门均为德国ＢＯ．ＭＡＦＡ的气动阀门。旁路蒸汽调节阀是一种蒸汽
按比例采用孔板，衬套孔或者顶部控制阀杆，大规模蒸汽的调节取决于控制阀芯流量特性，衬套
及阀杆行程。喷水减温调节阀的阀门出口处有２
２．ＮｏｔｒｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ（Ｘｉ ’ ａｎ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｘｉ ’ ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）