摘要　分析無旁通煙囪燃氣——蒸汽聯合循環的特點，指出燃機啟動會對余熱鍋爐產生熱沖擊，提出根據機組的實際運行情況來確定是否設置旁通煙囪，可供聯合循環方案設計者及運行人員參考。

1　引言
　　近年來，燃氣輪發電機組發展得非常迅速，尤其是燃氣——蒸汽聯合循環在國外已廣泛應用。在我國，隨著大容量火力發電廠、核電站的相繼投產以及油價的上漲，燃機電廠面臨著嚴峻的考驗，為了降低成本，提高效率，燃機普遍由單循環改造成燃氣——蒸汽聯合循環。
　　通常燃氣——蒸汽聯合循環都設有旁通煙囪(見圖)，它使聯合循環運行靈活方便，并對余熱鍋爐起到保護作用。但隨著市場競爭的加劇，經營者千方百計采取措施減少設備的初始投資，取消旁通煙囪(見圖)不僅可以節約上百萬元的資金，而且機組更為緊湊，節省占地面積。但能否不設置旁通煙囪，還需考慮機組的具體運行情況。

2　對電廠經濟效益的影響
　　如果余熱系統無旁通煙囪，那么燃機啟動點火鍋爐也就隨之啟動，兩者連成了一個整體。因鍋爐不能干燒，故燃機不能再以簡單循環的方式運行，機動性能變差，若余熱系統出現故障需停機檢修，燃機也得停止運行。這樣機組啟停次數將增加，油量消耗也增加。另外，停機檢修的時間也會加長，燃機的利用率下降，影響電廠的經濟效益。
　　燃氣——蒸汽聯合循環的余熱鍋爐普遍都無補燃裝置，進口煙溫只有500－600℃，傳熱過程不復雜，采用的是對流換熱管束，沒有輻射受熱面，而且爐膛是正壓，不需安裝送風機、引風機，結構簡單。因此設備運行可靠，不會發生熄火、爆管等電站鍋爐常見的事故。再者，燃氣——蒸汽聯合循環的余熱系統多為中壓或高壓參數，對于這一參數等級的鍋爐、汽輪機及輔助設備國內外技術早已成熟，系統運行穩定，故障率較低。此外，燃氣輪機多以天然氣和柴油為燃料，含硫量和灰分都低，一般不會引起鍋爐受熱面低溫腐蝕和積灰。
　　可見，燃氣——蒸汽聯合循環的余熱系統具有運行可靠的特點，設備可用率高，故障停機次數少，設備缺陷也容易消除，如不設置旁通煙囪，它對電廠的經濟效益影響并不大。實際運行也表明【1】，因余熱系統故障造成燃機停機的比率僅為10%，而且檢修所需時間很短，機組很快就能恢復運行。何況今后燃油價格仍將不斷上漲，燃機單循環不會產生多大的經濟效益。

3　燃機啟動對鍋爐管子的熱沖擊
　燃機從啟動到滿速空載這一過程，要經過點火、暖機、升速等幾個階段，其排煙溫度有一階躍變化(見圖3)，最高可達530℃，滿速后又降到250℃【2】。如不設置旁通煙囪，余熱鍋爐的換熱管束在燃機啟動時就處于一個交變溫度場中，必然受到熱沖擊。沖擊是否顯著取決于沖擊的強度及周次。因過熱器管子是空的，鍋爐其它管束充滿了水，而水的比熱遠大于空氣，故燃機啟動時過熱器受到熱沖擊的應力強度更大。
　　計算結果表明【3】，熱沖擊產生的疲勞熱應力強度并不大，沖擊周次基本與燃機啟動次數相同，鍋爐換熱管束是可以承受的；再有，在燃機啟動過程中壓氣機的空氣流量變化很大，排煙溫度達到高峰時的煙氣量與滿速空載狀態下的煙氣量相比較小，于是排煙溫度最高時煙氣流速卻較低，管子壁溫增加的速率不高，管束金屬溫度和熱應力狀態響應并不劇烈。但熱沖擊畢竟有損于鍋爐管束，因此沒有旁通煙囪的燃氣——蒸汽聯合循環應盡量減少機組的啟動次數，維持機組穩定運行，尤其是經常啟停調峰的機組，應注意啟動次數對鍋爐壽命的影響。

4　余熱鍋爐升壓面臨的情況
　　鍋爐在啟動過程中，要嚴格控制升壓速度，很重要的一個原因就是考慮鍋筒的安全，要求鍋筒壁溫差在允許范圍之內。實踐證明【4】：鍋筒上下壁溫差只要不超過50℃，就不會產生過大的熱應力，鍋筒彎曲變形就很小或者不會發生。在鍋爐啟動升壓的初期，鍋筒上下壁溫差將出現最大值，此時應盡量放緩升壓速度。升壓時間的確定，以鍋筒內水的溫升速度不超過1～2
℃/min【4，5】。
　　燃機從啟動點火到滿速空載只需幾分鐘時間，完全自動控制，滿速后的排煙溫度雖不高，但因壓氣機已達到額定轉速，故煙氣量很大。所以對于沒有旁通煙囪的余熱鍋爐，在這一階段其升壓速度無法人為控制。實際運行表明【6】：冷態的余熱鍋爐在燃機點火后13分鐘壓力就能升到0.8
MPa，升壓速度明顯過快，對鍋筒的安全不利。如機組經常冷態啟動，會使鍋筒遭到損壞。
　　在燃機升至滿速、鍋爐壓力穩定之后的升壓速度則可以通過控制燃機加負荷的速度來實現，也就是說燃機加負荷的操作要滿足余熱鍋爐的升壓速度。由于鍋爐升至全壓所需時間較長，因此燃機就得在空載的低負荷下多運行一段時間，不能再象單循環那樣很快升至滿負荷。這樣機組啟動的油耗就會增加，若經常啟停，就會影響電廠的經濟效益，但為了保證鍋筒的安全只得如此。
　　所以不設置旁通煙囪的燃氣——蒸汽聯合循環在機組停運時，應做好余熱鍋爐的保壓措施，使鍋爐多在熱態或溫態下啟動，盡量減少冷態啟動的次數，這對保護鍋爐和節約燃料都有好處，特別是調峰機組更應對此充分重視。

5　結論
　　(1)對于經常啟停且負荷變化大的燃氣——蒸汽聯合循環，需根據機組實際面臨的運行情況，考慮到設備安全及經濟效益，慎重選擇不設置旁通煙囪的方案。
　　(2)啟停次數較多的機組，如不設置旁通煙囪，應采取靈活的措施減少鍋爐冷啟動的次數，盡量使鍋爐在熱態或溫態下啟動。
　　(3)運行負荷穩定、啟停次數較少的機組采取不設置旁通煙囪的方案，不僅可以節省投資，而且對設備安全影響不大，是可行的。