淺析小型燃機發電工程中的幾點心得

孫后奎

摘 要：社會不斷發展，科技不斷進步，節能減排是提高能源利用效率，減輕環境壓力，是促進循環經濟發展，實現可持續發展的必由之路；尤其是焦化、煉鋼企業利用焦爐煤氣、高爐煤氣或其他化工產品馳放氣式的小型燃氣-蒸汽聯合循環發電項目正被利用起來。

關鍵詞：燃氣輪機 發電 余熱

中圖分類號：TV752 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0108-01

焦化企業在煉焦過程中產生的焦爐煤氣，量大且不易儲存。該公司經充分調研論證后選用美國GE公司的LM2500+G4燃氣輪機發電機組，建設了4×35MW+2×25MW的燃氣-蒸汽聯合循環發電項目，充分利用了焦爐煤氣，節約了能源、凈化了環境。現將建設中的重點、難點控制及事故分析總結如下。

1 工藝簡介

焦爐煤氣，經脫硫進入煤氣柜緩壓，再經焦爐煤氣壓縮機加壓，壓力由3.5kPa提高到4.2MPa，經過濾、預熱后進入燃機燃燒室與壓縮空氣混合燃燒，燃燒產生的高溫高壓煙氣膨脹做功，推動燃機轉子帶動發電機發電。做過功的煙氣還有540℃的溫度，該煙氣排入余熱鍋爐的爐膛，經過換熱后可產生43T/h，5.3MPa，475℃左右的蒸汽，利用該蒸汽拖動兩臺25MW的汽輪發電機組發電，并從汽輪機低壓端抽出的乏汽用于外供。

2 土建施工難點

2.1 大體積砼基礎施工

煤壓機基礎、燃機基礎、余熱鍋爐基礎及主廠房機島基礎均是大體積砼基礎。由于體積較大，水泥水化熱作用及散熱條件限制，砼在硬化初期，中心溫度較高，而表面溫度受氣候影響很不穩定，形成內外溫差，使砼內外產生壓應力，表面產生拉應力[1]，當超出一定限制時就會出現裂縫，危及結構。

控制大體積砼溫差的主要措施：

（1）合理調整混凝土的配合比，適當減少水泥用量（每m3約減少30～40kg），降低水膠比，提高混凝土強度；參配粉煤灰（每m3約摻入90～120kg），減少早期水化熱；（2）控制料溫，將曬熱的砂料、石料淋水降溫；（3）在承臺內安裝冷卻水管，采用50mm鋼管，層間管距1m，根據混凝土的厚度分層布置，通水降溫，并將排出的水蓄于混凝土頂面保溫養生；（4）加強振搗，保證密實，提高混凝土強度；（5）布置不同深度的測溫點，專人負責測溫、記錄。澆砼12h后開始，升溫階段每2h測一次，降溫階段每8h測一次，同時測量記錄大氣及砼表面溫度，當內外溫差超過25℃時采用覆蓋塑料薄膜或麻袋等方法處理；

2.2 預埋地腳螺栓的準確定位

煤壓機、余熱鍋爐，特別是燃氣輪機對地腳螺栓位置精度要求較高，相對誤差要求3mm左右，由于首次預埋時已將基礎鋼筋綁扎完成，在綁扎好的鋼筋基礎上放置幾十個高精度要求的地腳螺栓非常困難，需要把部分鋼筋基礎割開，作業面狹小，施工很困難，用全站儀反復多次精確測量復核地腳螺栓的位置，澆砼前雖已合格，但在澆筑、振搗過程中又多次變位。后經研究對未施工的基礎預埋采取了如下措施：

（1）用角鋼、工字鋼制作成固定支架，根據各地腳螺栓的位置在固定支架上鉆孔安裝；防止了各相對位置的變化。（2）在基礎開挖完成后，基礎鋼筋綁扎之前，先固定好地腳螺栓，再綁扎鋼筋，澆砼一次成功，即避免了空間狹小的施工難題，又避免了螺栓相對移位。

3 安裝、調試中的難點

3.1 保證管道的清潔度

由于燃氣輪機本體運行安全的需要，對燃機本體管道系統的清潔度要求較高①如果有微粒被帶到高速運轉的燃機壓氣機或燃機透平中會打壞運轉葉片；②油路管道中，如有雜質微粒帶入運行系統會導致精密機件磨損[2]。

建議如下：

（1）管道運輸中用塑料封頭將兩端密封，防止裝卸過程中雜物進入；（2）二次搬運及吊裝過程中盡量避免管道豎直著地，防止土、沙等雜物進入管道；（3）管道對接坡口制作及對焊前塞入軟質旋塞，焊接準備工作完成后再將旋塞拉出，即防止了雜物進入，又對管道做了初步清理；（4）使用前嚴格按照規范要求做好吹管工作。

3.2 電流互感器耐壓試壓出現問題

電氣設備投入使用前進行工頻耐壓試驗，當電壓到17kV左右，發電機差動保護CT發生放電現象，即停止打壓。該CT由美國GE公司提供，由于試驗電壓兩國存在差異，在我國根據《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》GB 50150-91的規定10kV電流互感器交流工頻耐壓試驗標準應為出廠30kV，交接27kV。

建議如下：

（1）由于設計規范不同，因此在設計理念上存在差異，需要事先協商使設計滿足技術要求；（2）若開關柜需要總體打耐壓，需要先弄清柜內的設備，然后按柜內元件的最低耐壓標準，作為總體耐壓試驗標準；（3）若開關柜的主體是柜殼及絕緣子，就按絕緣子的標準，打42kV既可；如果開關柜內部還有干式變壓器，試驗時沒有拆除引線，一起打耐壓，出廠需要打28kV，交接需要打24kV；（4）交流耐壓試驗前，柜內的避雷器、過電壓吸收裝置，帶電指示器的引線要拆除。

3.3 初期生產中，#3主變低壓側B相電纜在靠近升壓站圍欄電纜溝拐角處

絕緣擊穿與橋架發生接地短路，接地后，燃機控制系統受到干擾致#3機保護動作停機。繼而#4機控制系統判斷86G出口繼電器故障，差動保護動作跳機。由于B相電纜接地后，發電機中性點零序電壓接地保護尚未投入，未能及時切除故障點致#4發電機中性點PT柜內接地保護PT擊穿燒毀。

由于發電機是國外集成進口，其中性點接地保護是采用接地PT保護形式，該PT沒有備貨，且國外廠家不贊成使用國產PT。從國外生產到廠工期較長，為正常組織生產與國外人員溝通暫時更換其他發電機上的PT。

注意點如下：

（1）電纜防護層厚度不均，存在薄弱點；

（2）敷設過程中，檢查電纜貫通區尤其是拐角處有無銳利金具等，避免電纜受損；

（3）監理單位應加大監管力度，及時糾正不規范施工行為；

（4）系統整體運行前應做詳細周密的檢查，排除隱患；

（5）電纜溝設計不合理，布線擁擠、散熱不足；

（6）將發電機中性點零序電壓接地保護方式，更換為國內較為成熟的避雷器保護方式。

4 結語

該焦爐煤氣發電項目，總裝機容量國內最大，從設計到建筑、安裝、調試都有很多新的問題需要研究解決。

通過該工程建設者的團結奮斗，共同努力，取得國內13個月建成達標投產的先例。現對該項目做一總結，希望能為同類建設的同行提供一些借鑒。

參考文獻

[1] 彭立海，張春生.大體積混凝土溫控與防裂[M].鄭州：黃河水利出版社，2005.

[2] 姚秀平.燃氣輪機與聯合循環[M].北京：中國電力出版社，2010.