M701F4型燃機“一拖一”多軸聯合循環機組閉式水系統節能分析及優化措施

楊翔勝+朱賀+徐振誼

摘 要： 本文針對M701F4型燃機“一拖一”多軸聯合循環機組閉式水系統能耗較大的問題，對閉式水系統進行節能分析，并提出優化措施，以供大家一同探討。

關鍵詞： 聯合循環；閉式水；節能；優化

1 引言

某電廠現有兩套額定功率為460MW的M701F4型燃機“一拖一”多軸聯合循環機組，每套機組配置1臺燃氣輪機、1臺汽輪機、1臺余熱鍋爐和2臺發電機。燃氣輪機、蒸汽輪機與發電機布置形式為雙軸，額定轉速3000r/min。該廠兩套機組自2014年9月建投產以來，閉式水系統一直存在能耗較高的問題，影響廠用電率。因為投產時機組為新型機組，國內并沒有更多先進運行經驗可以借鑒，所以在投產后兩年多的運行時間里，該廠技術人員一直對閉式水系統進行節能分析，積累了較多有效的節能措施，現將節能分析及優化措施進行總結梳理，對今后的同類型機組的運行具有一定的借鑒意義。

2 設備概況

該廠兩套機組閉式水系統均采用水質較好的除鹽水或者凝結水補水，經閉式水泵升壓，水水熱交換器換熱后，供水至燃氣輪機、汽輪機、余熱鍋爐及發電機各輔助設備，直接或者間接帶走各輔助設備產生的熱量，保證輔助設備安全運行。冷卻輔助設備后的閉式水回到閉式水泵進口，形成一個循環。兩套機組的閉式水系統之間設置有兩個聯絡電動閥。

每套機組閉式水系統分別配置一臺變頻器，兩臺閉式水泵，運行方式為：一用一備。閉式水泵為單級雙吸水平中分臥式離心泵，其參數如下：流量：1980 m3/h， 揚程 53m，機械密封轉速：1245 r/min，電動機端看為順時針轉向，必須汽蝕余量：5m，效率：90% 。閉式水泵電機參數如下：400kW，6000V， 1486 r/min，額定電流：46.3A。

3 節能分析及優化措施

3.1 單套機組運行，另一套機組備用時，閉式水系統母管制運行

在兩套機組正常運行時，每套機組閉式水系統彼此單獨運行。在單套機組運行，另一套機組備用時，備用機組閉式水相關用戶如燃機潤滑油、密封油系統等仍需要冷卻水，閉式冷卻水不能中斷，所以閉式水泵仍需運行。但此時兩套機組的閉式水系統單獨運行的話，其經濟性較母管制運行較差，母管制運行閉式泵電流可比單獨運行降低約2A，所以單套機組運行，另一套機組備用時，停運備用機組閉式水泵，打開兩套機組的閉式水系統之間的兩個聯絡電動閥，使閉式水系統轉為母管制運行較為經濟。

3.2降低閉式水泵出口壓力

在投產初期，該廠閉式水泵出口壓力設定值沿用調試單位給出的0.4Mpa，閉式水泵電機的電流約為19.8A，后面技術人員經過對各輔助設備用戶的相關參數分析，大膽假設，小心論證，在確保機組安全運行的情況下進行一系列的試驗，在同一條件下逐步將母管壓力降至0.31Mpa，發現均滿足各輔助設備用戶對冷卻水的需求，現該廠已將設定值改為0.31Mpa。降壓運行后閉式水泵電機電流降至11.8A，節能效果顯著。

3.3關小燃機發電機氫冷器冷卻水進口電動閥

由于燃機發電機氫冷器冷卻水進口電動閥全開是滿足燃機發電機在最極端的環境溫度且燃機滿負荷運行時設計的，但機組正常運行時，一般很少運行在極端工況。當燃機發電機氫冷器冷卻水進口電動閥全開，冷氫溫度一般都低于46℃的額定溫度，2016年度最高溫度僅為43.9℃。在環境溫度較低（閉式水溫也相應較低）時，冷氫溫度更遠遠低于46℃，可見冷卻水量是過量很多的，并不經濟。所以正常運行時，可根據實際的環境溫度和燃機負荷，關小燃機發電機氫冷器冷卻水進口電動閥，靈活調節冷卻水量，從而降低閉式水泵電流，降低能耗。以下為其中一組將燃機發電機氫冷器冷卻水進口電動閥由全開關小至18%的運行數據。

在燃機發電機氫冷器冷卻水進口電動閥關小至18%，相同負荷下運行2h后，發電機冷氫溫度僅升高了1.14℃，仍遠低于額定溫度，可見冷卻水的減少量對發電機冷氫溫度影響不大，電流卻降低了0.77A。

3.4 關小燃機潤滑油冷油器水側氣動調節閥

燃機潤滑油冷油器在油側有一個潤滑油溫度控制閥，通過調節進入冷油器的潤滑油流量來控制油溫。同時在冷油器閉式水側也有一個氣動調閥調節閉式水流量。投產初期機組運行狀態是冷油器閉式水側氣動調閥一直保持在100%左右開度，而冷油器油側溫度控制閥開度在45%（冷油器旁路開度）左右，即很大一部分的冷卻水在冷油器只是被旁通掉，并沒有冷卻潤滑油，所以最理想的狀況是通過調節冷油器閉式水側氣動調節閥開度，使油器油側溫度控制閥開度在0%。優化后，現機組運行狀態是冷油器閉式水側氣動調閥一直保持在30%左右開度，而冷油器油側溫度控制閥開度在15%左右，走旁路的閉式冷卻水量大大減小，閉式水泵電機電流明顯減小，節能效果明顯。

3.5單套機組運行，另一套機組備用時，關閉鍋爐側閉式水進口手動閥及鍋爐化學取樣手動閥

在單套機組運行，另一套機組備用時，備用機組閉式水由運行機組供水，但備用機組鍋爐沒有運行設備，不需閉式冷卻水；另外，機組備用時，在鍋爐無壓的狀態下，鍋爐化學取樣裝置同樣不需要閉式冷卻水，所以在在單套機組運行，另一套機組備用時，關閉備用機組鍋爐側閉式水進口手動閥及鍋爐化學取樣手動閥，減少閉式水流量，降低閉式水泵電機電流。采取該措施后，閉式水泵電流約降1A，節能效果明顯。

4 結束語

降低M701F4型燃機“一拖一”多軸聯合循環機組閉式水系統能耗，需多管齊下，嚴格執行節能優化措施，才能真正降低閉式水系統的能耗，才能在發電廠目前日益嚴峻的降本增效的形勢下發揮作用。隨著M701F4型燃機“一拖一”多軸聯合循環機組在我國投運的機組逐年增多，對M701F4型燃機“一拖一”多軸聯合循環機組閉式水系統節能分析及優化措施的總結，對今后的同類型機組閉式水系統的節能工作具有很好的參考價值?！?/p>

參考文獻

[1]?；鹌?余明.2×460MW燃氣-蒸汽聯合循環熱電機組機務運行規程.中海油珠海天然氣發電有限公司企業標準.2017.

[2]蔡青春.大型燃氣-蒸汽聯合循環發電設備與運行：機務分冊[M].北京：機械工業出版社，2013.