9E燃氣—蒸汽聯合循環機組節能減排

尹永凱 顏俊

摘要：隨著科學技術的技術與電力改革的深化，各類企業對節能降耗越來越重視。尤其是電廠這種特殊的高能耗行業，節能降耗在創收利益上就顯得頗為重要。相較于傳統的火力發電來說，燃氣-蒸汽聯合循環發電機組在節能、環保方面的優化具有一定的優勢。

關鍵詞：燃氣-蒸汽聯合循環；節能減排；光伏發電

一、引言

廣州某燃機電廠是一家熱電聯產企業，配置兩套9E燃氣蒸汽聯合循環機組（氣源為LNG），對所在開發區內生產企業實行集中供熱。其目前正常的運行方式一般是一臺機組帶供熱連續運行，一臺機組按實際需要調峰運行，自投產以來，該電廠結合自身實際情況，多次對機組啟停性能進行優化，以降低氣耗與廠用電率等生產指標，并取得了良好的效果。

二、余壓供熱優化

2.1機組啟動直供熱

該電廠為供熱機組，供熱蒸汽壓力1.0MPa，溫度240℃，其正常運行時采用汽輪機抽汽供熱，主蒸汽管道直供熱作為緊急備用。在機組啟停過程中，按照正常方式，當余熱鍋爐起壓時，打開高壓旁路、低壓旁路對蒸汽管道進行暖管及蒸汽的升溫升壓，將暖管后的蒸汽排入凝結器，這就造成了一定熱源的浪費。結合供熱系統管道系統布置，該電廠采取在機組啟停過程中，將暖管后的蒸汽直接供入供熱蒸汽母管的方式，回收熱能。

當調峰機組啟動時，在燃機點火20分鐘后，主蒸汽壓力可達2MPa，溫度210℃，完全滿足了供熱參數的要求。在蒸汽壓力、溫度滿足供熱條件時，通過直供熱進行主蒸汽的升溫升壓以滿足汽輪機的沖轉條件，不需要打開汽機高壓蒸汽旁路。經過計算，每次啟機可通過余壓直供熱回收12噸供熱蒸汽。

2.2機組停機直供熱

在調峰機組停運時，當汽輪發電機組與電網解列是，余熱鍋爐高壓汽包正常情況下，還有5.5MPa、520℃的余壓蒸汽，這時燃機至少還有5分鐘才會熄火，為了防止余壓鍋爐超壓，按正常運行操作，需要打開高壓蒸汽旁路進行泄壓，這也不可避免地造成了熱能的浪費。該電廠同樣采用余壓供熱的方式解決了這個問題，在汽輪機打閘后立即關閉高壓旁路，維持爐側汽壓，打開直供熱管道進行余壓供熱。經過計算，每次啟機可通過余壓直供熱回收13噸供熱。

三、啟機時間的優化

3.1余熱鍋爐啟動時間優化

正常備用機組冷機、冷爐的情況下，余熱鍋爐啟動到滿足供熱參數至少需要30分鐘以上。為了避免機組故障導致供熱中斷的安全事故，該電廠使用運行機組的低壓蒸汽對備用機組余熱鍋爐進行加熱，維持汽包壓力與溫度，減少鍋爐啟動時間。經過實際試驗，投入鄰爐加熱后，余熱鍋爐啟動20分鐘后即可達到直供熱條件；當機組正常啟動時，可縮短鍋爐啟動時間20分鐘，降低了天然氣氣耗和爐側蒸汽損耗，而鄰爐加熱每日低壓蒸汽用汽量約為7噸。經綜合計算每次機組啟動可節省2720 NM3天然氣，合計節省電量12952KWH。

3.2燃機清吹時間優化

燃機啟機過程中清吹時間最初邏輯設定為11分鐘，后經測試，清吹8分鐘后就已經達到清吹要求且保證了安全余量。為了縮短燃機啟動時間，將燃機啟動過程中清吹時間由11分鐘改為8分鐘。經實際測量每次啟動可節省電量60KWH，更為重要的是節省了啟動時間，為供熱安全提供了保障。

3.3汽輪機軸封均壓箱暖管方式優化

在機組啟動前，提前使用運行機組的供熱蒸汽引入均壓箱，將均壓箱加熱到規定壓力與溫度。在機組啟動后，主蒸汽參數滿足條件時切回主蒸汽運行，直接越過均壓箱的預暖時間，可減少40分鐘燃機低負荷運行時間，大大降低了啟動氣耗。經過計算，每次啟動可節省6700NM3天然氣，合計節省電量31904KWH。

3.4冷態啟機汽輪機沖轉方式優化

機組冷態啟動時，汽輪機暖機時間較長，燃機低負荷運行效率較低，在主蒸汽達到汽輪機沖轉條件前，提前使用供熱蒸汽對汽輪機進行暖機沖轉，在主蒸汽參數達到條件后再切回主蒸汽繼續沖轉，經過實際試驗操作，使用供熱蒸汽可將汽輪機沖轉至2500RPM，可縮短整個聯合循環機組的啟動時間30分鐘，每次啟動可節省5000NM3天然氣，合計節省電量23809KWH。需要注意的是在主蒸汽與供熱蒸汽切換的時候，必須選擇在壓力、溫度相匹配的時候，以避免引起管道振動。

四、LNG系統的優化

4.1 LNG加熱水源的改造

LNG從-160加熱到28度，之前使用開式水作為氣化器水側水源，冬天開式水24度，經常會使氣化器水側結冰，影響天然氣壓力 循環水回水34-35度，避免了水側結冰將LNG氣化器的熱水改為循環水回水，不但降低開式泵損耗，還避免了氣化器水側結冰，保證機組安全運行！ 經實際測量，每天可節省開式水泵的耗電量約1696KWH。

4.2 LNG冷能的利用

LNG是-162℃超低溫的液態天然氣，其內存著巨大的冷能可以利用。該公司在氣化站內新建一套制冷系統，利用天然氣從-162℃升溫至28℃的所釋放的冷能為周邊的公司提供冷源，平均每小時的制冷量為5300KW，不但為公司創收利益，也實現了節能環保的理念。

五、熱機系統的優化

5.1開式水系統的優化

該公司的開式水取自循環水供水母管，一路直接供給汽輪發電機的空氣冷卻器，一路經開式水泵增壓后供給閉式水板式換熱器；該司將開式水泵設置了旁路，機組運行時打開旁路，停運開式水泵，開式水在循環水母管上的壓力作用下直接供給閉式水板式換熱器，其換熱效果同樣可以滿足閉式水溫度的要求。以一臺開式水泵正常運行電流為120A算，平均一天一臺泵可以節省電量1696 KWH。

5.2水封的改造

為了提高機組真空，該公司還對汽機的多級水封進行改造，由多級水封改為單級水封，經試驗，在同等的參數條件下，真空由原來的-92.8KPa上升至-93.8KPa，組的真空可以提高1KPa，，汽機負荷約提高1%，汽機每小時可多發約550 KW，一個月累計多發約40萬KWH電量。

5.3冷卻風機的啟停

冷卻風機的作用是降低循環水溫度，可以提高汽輪機的真空，使其維持在機組的最佳真空下運行。該公司規定根據環境溫度、循環水溫度、真空和汽機的負荷綜合考慮進行冷卻風機的啟停。如：在真空-95KPa（最佳真空）以上時，可適當停運一臺冷卻風機；當真空低于最佳真空時，若啟動一臺冷卻風機，機組的真空可以提高1KPa，，汽機負荷約提高1%，汽機可多發550KWH，一臺冷卻風機額定功率185KW，綜合計算啟一臺風塔可多發電量365 KWH。

六、光伏發電

該公司在廠區樓頂、停車場等地安裝光伏發電并入廠用電，裝機容量達1.8MW，有效降低了發電廠用電率與溫室氣體排放，截止目前已累計發電量46.2萬KWH。不但降低廠用電、節能降耗，還響應了環保的理念。

七、總結

節能降耗是企業的生存之本，樹立一種"點點滴滴降成本，分分秒秒增效益"的節能意識，以最好的管理，來實現節能效益的最大化是一個企業生存發展的命脈。節能工作任重道遠，節能降耗人人有責。

參考文獻

[1]廣州協鑫藍天燃氣熱電有限公司運行規程，2016

[2]廣州協鑫藍天燃氣熱電有限公司節能手冊，2017

作者簡介：尹永凱（1988-），男，山東煙臺人，助理工程師，值長，從事運行管理工作；

顏俊（1986-），男，江蘇鹽城人，工學學士，工程師，經理助理，從事運行管理工作。

（作者單位：廣州協鑫藍天燃氣熱電有限公司）