廣東某9F級單軸聯(lián)合循環(huán)電廠一期工程建設2套390 MW等級聯(lián)合循環(huán)機組，燃用液化天然氣( LNG)，燃氣輪機采用通用電氣公司(GE)提供的PG9351 FA型燃氣輪機，機組一拖一單軸布置。機組主要承擔電力系統(tǒng)的主力調峰負荷，兩班制運行。
由于燃氣輪機和蒸汽輪機是同軸布置的，在燃氣輪機剛啟動時，余熱鍋爐尚未能產生出進入汽輪機的合格蒸汽，因此汽輪機必須先由輔助蒸汽來冷卻低壓缸。此外，在整套機組啟動前，軸封密封用蒸汽及凝汽器熱井除氧用蒸汽也是使用輔助蒸汽。一般地，輔助蒸汽來源于啟動鍋爐。啟動鍋爐的選型既要考慮到聯(lián)合循環(huán)電廠兩班制運行以及自動化水平高的特點，又要考慮到輔助蒸汽的可靠性和經濟性，這對于聯(lián)合循環(huán)電廠是至關重要的。
1、輔助蒸汽參數(shù)確定
工程初期機島設備招標書中曾考慮利用鄰近在役燃煤電廠提供輔助蒸汽，輔助蒸汽的參數(shù)為：溫度200～280℃，壓力1.0MPa（表壓力）。根據(jù)標書中輔助蒸汽的參數(shù)，GE公司要求單臺機組啟動所需的輔助蒸汽量為42. 638 t/h(按輔助蒸汽溫度為280℃計算）。
業(yè)主決定輔助蒸汽不依托鄰近的燃煤電廠，自建啟動鍋爐供給輔助蒸汽。GE公司提供機組啟動所需要的輔助蒸汽耗量如表1所示。
應業(yè)主要求，輔助蒸汽耗量需要考慮本期工程兩臺機組同時啟動，并考慮由啟動鍋爐房傳送蒸汽到主廠房在路徑上蒸汽溫度和壓力的損失，經過計算單臺機組需要啟動鍋爐提供的輔助蒸汽參數(shù)為：絕對壓力1.3 MPa，溫度235℃，耗量32 t/h。
2、啟動鍋爐選型
三門峽富通新能源銷售的生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，如下圖所示：
目前國產啟動鍋爐一般采用水管鍋爐，其燃燒室的空間大，煙氣容積大；而國外供貨的啟動鍋爐多數(shù)采用火管鍋爐，其布置緊湊，燃燒室的空間小，燃燒強度大，煙氣容積小。
國產水管鍋爐與進口火管鍋爐綜合比較如下：
a)蒸汽參數(shù)
國產水管鍋爐大多數(shù)采用單鍋簡單燃燒器，一般要求在70%以上負荷方能保證蒸汽參數(shù)；進口容量大些的火管鍋爐采用雙鍋筒并配置兩組相互獨立的燃燒系統(tǒng)，15%～20%及以上負荷可保證蒸汽參數(shù)。
b)鍋爐效率
國產水管鍋爐效率約92%，進口火管鍋爐效率約95%。
c)啟動時間
進口火管鍋爐熱態(tài)啟動的時間一般小于5min，國產水管鍋爐在10～60min不等。對于每天啟停的啟動鍋爐，國內制造廠家經驗較少，而進口火管鍋爐在滿足兩班制運行的業(yè)績和節(jié)約啟動費用方面優(yōu)勢明顯，最重要的是能滿足燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組快速啟動需求。
d)供貨及安裝
國產水管鍋爐，散裝交貨，現(xiàn)場安裝，安裝時間約60天；進口火管鍋爐模塊化供貨，鍋爐本體結構緊湊，整體供貨，安裝時間約30天，是名副其實的快裝鍋爐。
e)使用壽命
國內廠家對于水管鍋爐的使用壽命保證約10年；進口火管鍋爐經濟使用壽命保證約25年，與燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電廠設備的經濟使用壽命相當。
f)占地面積
滿足單臺機組用輔助蒸汽需求時，國產水管鍋爐占地約350～600m2，進口火管鍋爐占地約280M2。由于現(xiàn)場可以布置啟動鍋爐的面積較小，采用國產水管鍋爐布置較為困難。
g)安全性、可靠性
進口火管鍋爐在熱備用狀態(tài)及運行時實現(xiàn)每10s進行一次控制、聯(lián)鎖元件和系統(tǒng)自檢，安全性、可靠性高，同時滿足無人值守的要求。而國產水管鍋爐自動化程度在安全及可靠性上遠不及火管鍋爐。
通過綜合比較，推薦使用進口火管鍋爐。2臺機組同時啟動需要的輔助蒸汽量為64 t/h，但廠家能做到的單臺火管鍋爐最大容量為60t/h，且已包括除氧器除氧用蒸汽。考慮到供貨周期以及廠家的典型設計容量，推薦配置2臺蒸發(fā)量40t/h（包括除氧器除氧用蒸汽）的快裝火管鍋爐，每臺鍋爐保證生產不小于32 t/h(絕對壓力1.3 MPa、溫度
235℃)的過熱蒸汽。
3、啟動鍋爐燃料確定
啟動鍋爐的燃料可以是燃油也可以是天然氣。本電廠的近鄰已建有足夠用的油罐，可以用管道輸送供啟動鍋爐使用。啟動鍋爐的燃料選擇燃油還是天然氣，需要從經濟性以及安全可靠性等方面綜合比較。
3.1 技術性
在國外燃油鍋爐或燃氣鍋爐的生產已有140年的歷史，生產蒸發(fā)量40t/h以上的鍋爐也有40年的歷史，燃油鍋爐、燃氣鍋爐在技術上已經非常成熟。據(jù)國外制造商LOOS和HKB公司介紹，國外基本上采用天然氣作燃料，制造廠目前供貨的設備主要以燃氣為主。
3.2經濟性
燃油鍋爐初投資稍低，但其運行費用相對燃氣鍋爐高。燃油鍋爐與燃氣鍋爐整套設備初投資、運行費及按最小年費用擇優(yōu)比較如表2所示。
按照年費用小為優(yōu)的原則，從表2得出燃氣鍋爐優(yōu)于燃油鍋爐，同時靜態(tài)投資回收期為0.1年。
3.3安全性
燃料安全性對比見表3。
從表3可看出燃油鍋爐或燃氣鍋爐在安全聯(lián)鎖上都考慮得比較周到，燃氣鍋爐對燃料的泄漏及運行的安全性考慮更周到，在按照操作規(guī)程進行運行維護的情況下，無論選用燃氣或然油鍋爐運行都能安全運行。
3.4環(huán)保性
由于啟動鍋爐煙囪不高，排氣污染物擴散不遠，落地污染物濃度較大。采用燃氣鍋爐時，由于與主設備采用同樣燃料，屬于清潔能源，對環(huán)境影響較小，更容易滿足國家有關環(huán)保方面的要求。如采用燃油，未必是潔凈燃料，是否需要做環(huán)保評價補充報告，需由環(huán)保局決定。
3.5啟動鍋爐天然氣用量對天然氣采購合同總量的影響
啟動鍋爐運行方式采用與主機預期年運行一樣的方式，1年熱態(tài)啟動330次，溫態(tài)啟動35次，冷態(tài)啟動5次。若啟動鍋爐熱態(tài)啟動后運行1 h，溫態(tài)啟動后運行1.5 h，冷態(tài)啟動后運行3h，則2臺啟動鍋爐消耗標準狀態(tài)天然氣量為4440m3／h。經計算，2臺啟動鍋爐預期總需燃氣熱量約為66TJ/a。而項目一期工程與供氣方簽訂的購氣合同在穩(wěn)產期為19 680 TJ/a，則2臺啟動鍋爐年用氣熱量占合同總量的0.335%。從計算結果看，啟動鍋爐用氣量對項目總用氣量影響不大。
通過上述綜合比較，無論從經濟性還是環(huán)保性方面，燃氣均優(yōu)于燃油。故推薦啟動鍋爐的燃料選用天然氣。
4、結論
a)對國產水管鍋爐和進口火管鍋爐在技術性能、壽命、占地面積以及可靠性等方面進行了綜合比較，為適應9F級單軸聯(lián)合循環(huán)機組兩班制的運行方式，推薦選用進口火管鍋爐。
b)啟動鍋爐的燃料可選用燃油或天然氣。對兩種燃料的鍋爐從初投資、安全性以及運行費用等方面作了詳細比較，根據(jù)年費用最小為優(yōu)的原則，推薦啟動鍋爐的燃料選用天然氣。
c)該電廠啟動鍋爐自2006年9月開始投運，啟動鍋爐頻繁啟停均能適應燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組的調試以及目前機組正常的兩班制商業(yè)運行方式。啟動鍋爐一直運行良好，為機組的啟動運行提供了必要可靠的輔助蒸汽。
