9FA燃機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能改造

張政紅，周文賓，錢(qián)亞杰

(1.杭州華電半山發(fā)電有限公司，浙江 杭州 310015；2.浙江省電力設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310012)

杭州半山發(fā)電有限公司擁有3臺(tái)39萬(wàn)kW級(jí)9FA燃?xì)鈾C(jī)組，是國(guó)家“西氣東輸”工程下游最大的配套發(fā)電項(xiàng)目，也是我國(guó)第一次引進(jìn)世界上大型燃機(jī)先進(jìn)技術(shù)并國(guó)產(chǎn)化的項(xiàng)目。公司3臺(tái)機(jī)組分別于2005 年08 月01 日、2005 年11 月17日和2005 年12 月27 日建成并投入運(yùn)行。9FA單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)大型發(fā)電機(jī)組之一，具有啟停快、調(diào)峰能力強(qiáng)、循環(huán)熱效率高、污染小的特點(diǎn)，是電網(wǎng)的調(diào)峰機(jī)組。作為調(diào)峰機(jī)組，長(zhǎng)期處于日開(kāi)夜停狀態(tài)，平均年運(yùn)行為3500h左右，夜晚機(jī)組停役之后，機(jī)組處于熱備用狀態(tài)，但為方便早上快速啟動(dòng)，大部分的輔機(jī)設(shè)備都處于運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)由于部分系統(tǒng)設(shè)備需用凝結(jié)水來(lái)進(jìn)行冷卻，所以凝結(jié)水泵處于長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)，作為6KV系統(tǒng)的設(shè)備，長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致機(jī)組廠用電量偏高，為降低生產(chǎn)成本，節(jié)約廠用電，必須進(jìn)行必要的系統(tǒng)改進(jìn)，減少機(jī)組熱備用狀態(tài)下的凝結(jié)水泵的運(yùn)行時(shí)間。

1 9FA機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

杭州華電半山發(fā)電有限公司的三臺(tái)9FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組由PG9351FA型燃?xì)廨啓C(jī)，D10型、三壓、再熱、雙缸雙流式汽輪機(jī)，390H型氫冷發(fā)電機(jī)和三壓、再熱、帶冷凝器除氧的自然循環(huán)余熱鍋爐組成。

9FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)主要設(shè)備：凝結(jié)水泵(每機(jī)組兩臺(tái))，功率：450kW，揚(yáng)程：240mH2O，流量：410t/h，電壓等級(jí)：6KV，額定電流：53A；凝結(jié)水輸送泵(每機(jī)組兩臺(tái))，功率：30kW，揚(yáng)程：60 mH2O，流量：86.6t/h，電壓等級(jí)：380V，額定電流：55.5A。凝結(jié)水系統(tǒng)還設(shè)有凝結(jié)水再循環(huán)回路，通過(guò)凝結(jié)水再循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥，保持凝結(jié)水泵出口的最小流量。

凝結(jié)水輸送泵主要提供閉式循環(huán)冷卻水、凝結(jié)水泵的啟動(dòng)密封水、燃機(jī)水洗箱注水、水環(huán)真空泵的密封水和熱井補(bǔ)水，并可以暫時(shí)代替凝結(jié)水泵將補(bǔ)充水送到余熱鍋爐的低壓給水管路，向低壓系統(tǒng)補(bǔ)水。

2 凝結(jié)水系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀

公司9FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組作為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的主要調(diào)峰機(jī)組，長(zhǎng)期處于日開(kāi)夜停狀態(tài)，平均每月機(jī)組處于熱備用狀態(tài)的時(shí)間比較長(zhǎng)，在機(jī)組停機(jī)后處于熱備用狀態(tài)，大部分的輔助設(shè)備都在運(yùn)行狀態(tài)，使機(jī)組能夠在接到啟動(dòng)命令后快速啟動(dòng)。下面為公司#2機(jī)組2010年每月的熱備用時(shí)間統(tǒng)計(jì)，從表格可以看出9FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組處于熱備用期的時(shí)間比較長(zhǎng)。

表1 2010年每月機(jī)組熱備的時(shí)間統(tǒng)計(jì)

機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水泵一臺(tái)運(yùn)行，向低壓系統(tǒng)補(bǔ)充凝結(jié)水及其他設(shè)備所需的冷卻水，另一臺(tái)做備用。機(jī)組在額定負(fù)荷時(shí)整個(gè)凝結(jié)水系統(tǒng)所需的凝結(jié)水量大致為400t/h，與凝結(jié)水泵的出力基本一致。此時(shí)，控制凝結(jié)水泵出口最小流量的凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為0，說(shuō)明機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水泵的出力正好供給系統(tǒng)所需的凝結(jié)水量，凝結(jié)水泵的出力剛好滿足要求并得到充分利用。

機(jī)組在熱備用狀態(tài)時(shí)，低壓系統(tǒng)已經(jīng)不需要補(bǔ)水，所以凝結(jié)水的主要用途就是向部分設(shè)備提供冷卻水，主要包括本體疏水?dāng)U容器、疏水箱、后缸噴水和水幕噴水等。此時(shí)，由于低壓系統(tǒng)不需要補(bǔ)水，凝結(jié)水系統(tǒng)的一條主要出路被切斷，而整個(gè)系統(tǒng)所需要的各種減溫水總流量不超過(guò)60t/h，這就導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)所需的凝結(jié)水量大幅度減少，所以目前機(jī)組在熱備用狀態(tài)時(shí)，凝結(jié)水泵出口流量為380t/h，而凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度在88%以上，大部分凝結(jié)水經(jīng)過(guò)再循環(huán)回到的凝汽器，也就是說(shuō)凝結(jié)水泵的大部分出力是浪費(fèi)的。

3 針對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的情況進(jìn)行設(shè)備改造

3.1 設(shè)備的改造

從前面的介紹可以看出凝結(jié)水系統(tǒng)在機(jī)組處于熱備用狀態(tài)時(shí)有一定的節(jié)能降耗空間。杭州華電半山發(fā)電有限公司利用#2機(jī)組大修時(shí)間，在2011年4月底對(duì)#2機(jī)組的凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在原來(lái)兩臺(tái)凝結(jié)水泵的基礎(chǔ)上增加一臺(tái)輔助凝結(jié)水泵。該泵為立式多級(jí)泵，功率為45kW、流量為100t/h，出口壓力為1Mpa。入口管道接在1號(hào)凝結(jié)水泵入口管上(濾網(wǎng)后)，出口管接入凝結(jié)水母管上。新增輔助凝結(jié)水泵入口管設(shè)手動(dòng)隔離閥、電動(dòng)隔離閥(各一只)，泵的出口裝就地壓力表，出口管上設(shè)電動(dòng)隔離閥、逆止閥(各一只)，為防止輔助凝結(jié)水泵出口逆止閥不嚴(yán)密導(dǎo)致泵體損壞，在輔助凝結(jié)水泵的出口加裝安全閥，當(dāng)該處壓力達(dá)1.5 MPa時(shí)動(dòng)作。下圖為凝結(jié)水系統(tǒng)的改造結(jié)構(gòu)圖：

圖1 改造后凝結(jié)水系統(tǒng)圖

3.2 設(shè)備聯(lián)鎖條件的設(shè)定

熱控人員根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況，增加下列聯(lián)鎖條件：

(1)輔助凝結(jié)水泵運(yùn)行、輔助凝結(jié)水泵出口電動(dòng)閥開(kāi)且輔助凝結(jié)水泵電流大于30A時(shí)，閉鎖AB凝結(jié)水泵啟動(dòng)。

(2)輔助凝結(jié)水泵運(yùn)行自動(dòng)打開(kāi)輔助凝結(jié)水泵出口電動(dòng)閥(閥門(mén)需投入自動(dòng))。

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(3)輔助凝結(jié)水泵運(yùn)行后60s后出口電動(dòng)閥仍然在關(guān)狀態(tài)，輔助凝結(jié)水泵跳閘；輔助凝結(jié)水泵運(yùn)行150s后凝結(jié)水母管壓力低于0.4MP且凝結(jié)水母管流量低于30t/h，輔助凝結(jié)水泵跳閘。

(4)輔助凝結(jié)水泵啟動(dòng)允許條件：A及B凝結(jié)水泵停運(yùn)，A及B凝結(jié)水泵出口電動(dòng)閥關(guān)，A凝結(jié)水泵進(jìn)口電動(dòng)閥開(kāi)，輔助凝結(jié)水泵進(jìn)口二次電動(dòng)閥開(kāi)。

3.3 完善啟停輔助凝結(jié)水泵規(guī)程

完成設(shè)備及聯(lián)鎖內(nèi)容的改造之后，運(yùn)行技術(shù)人員又根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中的一些規(guī)定，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行安全因素，制定了輔助凝結(jié)水泵的使用標(biāo)準(zhǔn)。

(1)考慮到輔助凝結(jié)水泵的出口壓力及流量因素，規(guī)定在機(jī)組停機(jī)結(jié)束后，軸封及真空未撤出的情況下，不允許用輔助凝結(jié)水泵代替凝結(jié)水泵運(yùn)行。

(2)機(jī)組停機(jī)后，滿足條件的情況下，及時(shí)切至輔助凝結(jié)水泵運(yùn)行，充分利用新設(shè)備，做好節(jié)能降耗工作。

(3)在開(kāi)啟輔助凝結(jié)水泵之前，保持凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥有15%左右的開(kāi)度，保證設(shè)備啟動(dòng)后不過(guò)流、不超壓。

(4)切至輔助凝結(jié)水泵運(yùn)行后，及時(shí)調(diào)整后缸噴水旁路閥的開(kāi)度，控制后缸溫度低于60℃。

在各方面準(zhǔn)備工作都做好，并且經(jīng)過(guò)實(shí)際使用調(diào)查之后，對(duì)日常停機(jī)操作票的內(nèi)容進(jìn)行修改，增加輔助凝結(jié)水泵相關(guān)操作內(nèi)容：

確認(rèn)軸封系統(tǒng)已停用，_____日_____時(shí)_____分，停用凝結(jié)水泵，啟動(dòng)輔助凝結(jié)水泵。2.24 盤(pán)車(chē)運(yùn)行3小時(shí)，且排汽溫度低于40℃后，____時(shí)____分，啟動(dòng)輔助循環(huán)水泵，停用循環(huán)水泵及開(kāi)式循環(huán)水泵。2.25 根據(jù)實(shí)際情況，_____時(shí)_____分，停用凝結(jié)水泵或輔助凝結(jié)水泵。2.26 根據(jù)實(shí)際情況，____時(shí)____分，啟動(dòng)停機(jī)冷卻水泵，停用閉式循環(huán)水泵。

圖2 停機(jī)操作新增內(nèi)容

4 改造后效果檢查

4.1 改造后機(jī)組運(yùn)行情況調(diào)查

為觀察機(jī)組停役后使用輔助凝結(jié)水泵代替凝結(jié)水泵運(yùn)行對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，特地對(duì)機(jī)組熱備用時(shí)使用凝結(jié)水泵和使用輔助凝結(jié)水泵的兩種情況下整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行比較。下面表格是在連續(xù)的兩天內(nèi)，在機(jī)組熱備用時(shí)分別使用凝結(jié)水泵和輔助凝結(jié)水泵兩種情況下的系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)記錄見(jiàn)表2。

表2 凝結(jié)水泵與輔助凝結(jié)水泵使用效果對(duì)比

通過(guò)一段時(shí)間的觀察后，得到結(jié)論：只要按照規(guī)定進(jìn)行操作，機(jī)組在熱備用狀態(tài)時(shí)使用輔助凝結(jié)水泵代替凝結(jié)水泵運(yùn)行對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全性沒(méi)有影響，使用輔助凝結(jié)水泵完全能夠滿足系統(tǒng)要求。

4.2 改造后的經(jīng)濟(jì)效益

整個(gè)項(xiàng)目初期投入包括一個(gè)手動(dòng)隔離閥，兩個(gè)電動(dòng)隔離閥，一個(gè)逆止閥，一個(gè)安全閥及所需管道，壓力表，還有相關(guān)的熱工控件在內(nèi)，大致投入為4萬(wàn)元。

2011年5月到10月的4個(gè)月中#2機(jī)共停機(jī)76次，輔助凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)間約為450h，由此得到使用輔助凝結(jié)水泵代替凝結(jié)水泵運(yùn)行所節(jié)省的費(fèi)用：

節(jié)約功率差：

節(jié)省總電量：

W = 405×450 =182250(kWh)

按照上網(wǎng)電量0.72元/kWh計(jì)算，機(jī)組4個(gè)月節(jié)省費(fèi)用為：182250×0.72＝13.12萬(wàn)元。

按照目前的機(jī)組運(yùn)行情況來(lái)看，基本上2個(gè)月左右的時(shí)間就能將成本收回，因此該改造項(xiàng)目從經(jīng)濟(jì)效益角度來(lái)講是比較成功的。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)可以看出這次改造達(dá)到了預(yù)期的效果，通過(guò)增加輔助凝結(jié)水泵的方法有效的減少了機(jī)組在熱備用期間凝結(jié)水泵的運(yùn)行時(shí)間，降低了機(jī)組熱備用期間的廠用電量，節(jié)約了公司成本，增強(qiáng)了公司的可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力。

廠用電系統(tǒng)中，6kV設(shè)備的耗電量最大，所以我們要在保證機(jī)組安全運(yùn)行的情況下，盡量減少其運(yùn)行的時(shí)間，當(dāng)然這也是我們?cè)谧龊霉?jié)能降耗工作中首先要去分析的對(duì)象，充分挖掘潛力，為公司的發(fā)展提供保障。

[1]朱達(dá)，李永輝，吳書(shū)泉，等.燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備及其系統(tǒng)[Z].杭州華電半山發(fā)電有限公司，2008.