西門子SCC5-4000F（X）燃機供電煤耗解析

摘 要：由于天然氣機組也屬于火電，為了統一標準，機組熱耗通過熱值換算將天然氣換算成燃煤后用煤耗來表征。本文從燃機、汽機、余熱鍋爐三個系統詳細解析了影響供電煤耗的因素，也從設備、燃料供給、環境影響、輔機耗能等角度進行了詳盡剖析，將各種影響因素一一列舉，找出降低燃機供電煤耗的主要因素并尋找解決方法。

關鍵詞：燃機;汽機;余熱鍋爐;氣耗;供電煤耗

1.概述

某電廠兩臺SCC5-4000F（X）型聯合循環機組是國內首批投產的西門子X型燃氣-蒸汽聯合循環機組，2018年由于各種因素疊加影響，全年供電煤耗較預期目標高。供電煤耗其實就是機組效率的表征值，為了統一燃機、煤機電廠的標準，方便計算故用熱值換算。為了達成今年更加嚴苛的考核指標， 對影響供電煤耗的各項因素進行解析可以理清思路，尋找降低供電煤耗的方法并努力達成年度目標。

2.影響供電煤耗因素詳解

影響供電煤耗的因素可以分解為氣秏率、綜合廠用電率及特殊項設備可靠性。氣秏率可以分解為折算氣秏率（將天然氣熱值折算至設計標準值后得出的值）及天然氣熱值。其中折算氣秏率又可以分解為燃機效率、汽機效率、鍋爐效率、其它能量損失及機組啟動及停運用時;綜合廠用電率又可以分解為發電廠用電率和機組停運時廠用電量;設備可靠性屬于特殊項，它含了點檢對設備的養護，檢修對設備的維修及運行對設備缺陷的及時發現等。

2.1 影響主機因素

我們首先從燃機、汽機及鍋爐來分析，它們共性存在的影響因素有：設備狀態、負荷、保溫、環境溫度;從燃機角度來說還有進氣濾網壓差損失、壓氣機葉片結垢、燃燒場分布及燃燒室出口T1溫度等因素;對于汽機來說還有真空、主再熱蒸汽壓力、主再熱蒸汽溫度等因素;對于余熱鍋爐來說有換熱器效率、燃機排氣溫度、鍋爐排煙溫度等因素。

2.1.1共性影響因素

負荷的高低對于三個系統效率的影響較大，尤以燃機最為凸顯。根據實際經驗，聯合循環180MW負荷與435MW負荷相比效率相差近9%（一個50%不到，一個超過58%）。

保溫情況，此因素對于三個系統效率均有影響，保溫差，散熱量就大，失去的熱量就代表著效率的降低，但是無法準確量化分析。具體到我們廠來說，影響有，但是并不是非常大。

環境溫度，此因素對于燃機來說影響較大，因為燃機的特殊性，夏季燃機滿負荷只有350MW左右，冬季滿負荷基本能達到420MW以上，由于負荷對燃機的大幅影響，夏季總體效率會低于冬季。

設備狀態，此因素對于效率的影響主要體現在延遲設備并網、延遲設備升負荷、限制設備負荷上限及由于泄漏等影響造成大量能量損失等情況，它一般不直接影響效率，都是由于設備狀態不正常影響機組運行情況間接影響三個系統效率。

2.1.2影響燃機效率的因素

進氣濾網壓差損失，濾網差壓越高則進入燃機本體的空氣存在越多的壓力損失，從而降低燃機效率。但是此因素無法量化評估，只能根據以往經驗，差壓到達報警值后，及時更換濾網。

壓氣機葉片結垢，葉片結垢會造成壓氣機效率降低。西門子公司推薦，可根據空氣情況每運行500-1000小時，可以進行一次離線水洗，根據去年C修葉片臟污情況來看，目前我們執行的離線水洗方式較合理。

燃燒場分布及燃燒室出口T3溫度，按照布雷登循環計算公式，此因素對于燃機效率影響較大，但是與之相關的又存在排放問題。此因素需要通過燃燒調整來找到最優值。

2.1.3影響汽機效率因素

凝汽器真空，此因素對于汽機效率影響較大。提高真空主要通過兩個方法：降低凝汽器溫度及提高系統嚴密性。根據我廠真空嚴密性試驗結果來看，系統嚴密性較好。凝汽器溫度主要是靠循環水水溫及水量來掌控，由于我廠是內陸電廠，靠冷卻塔冷卻循環水，故循環水受環境溫度影響大，夏季水溫較高，導致夏天真空值較差。目前我們夏季采用兩泵一機的方式，可以有效降低凝汽器真空，但是循泵增啟會增加廠用電消耗。在循泵不改型、冷卻塔不改造情況下很難再采取措施，減小循環水對凝汽器真空的影響。

主再熱器溫度、壓力，此因素對于汽機效率影響較大。不過由于是余熱鍋爐加熱蒸汽，故決定溫度、壓力的是燃機負荷，又繞回負荷對于效率的影響。

2.1.4影響余熱鍋爐效率因素

換熱器效率，此因素對于余熱鍋爐效率影響較大。換熱器效率一般與表面銹蝕及管壁內部結垢有關，也可以說與余熱鍋爐采取何種保養方式、及鍋爐年齡有關，它的表征方式可以體現在熱量后移及余熱鍋爐排煙溫度上升。

燃機排煙溫度，此因素完全取決于燃機負荷、環境溫度及燃機燃燒調整，這三點前面已經分析過了就不在贅述。

鍋爐排煙溫度，是計算鍋爐效率的表征值。鍋爐的排煙溫度與換熱器效率、尾部煙道進口水溫均有較大關系，目前我廠排煙溫度在鍋爐廠家設計范圍內正常工作，若降低排煙溫度定能提高鍋爐效率，此因素可以交由制造單位或者設計院重新設計改造。

2.2 其它能量損失

天然氣放散損失，第一是機組點火不利，三次以上點火失敗時會進行放散;第二是天然氣管道有檢修工作，需要配合放散;第三是機組長期停運期間為了節省廠用電，將前置模塊精濾至ESV閥前天然氣壓力泄完;第四是天然氣管道存在泄漏。根據前兩年經驗，此部分天然氣損失較小，對氣耗影響較小，但也有改進余地。一是規劃好管路檢修時間，加強巡檢、排查工作，及時發現漏點，積累一定缺陷后統一處理，減少放散損失;二是進行管道閥門內漏排查，及時更換管路閥門，減少每次檢修時放散管路長度;第三是天然氣管道少泄壓，保證天然氣純度，排除因為天然氣純度引起點火失敗的可能。

連排排污損失，連排主要是通過連續排污起到控制鍋爐內水汽指標合格的目的。目前連排開度主要是根據化學指標分析后得出的開度值，操作員執行到位，改進余地較小。

蒸汽及熱水管道疏水（放水）閥內漏損失，可以分為兩部分，一個是爐側，一個是機側。我廠投運后近幾年機側疏水未見明顯缺陷，但爐側疏水（放水）閥發生好幾起內漏事件。由于設計之初爐側高、中壓系統均只設計了一個手動隔離閥一個電動隔離閥，機組運行時由于疏水需要，汽側疏水手動閥均保持開啟狀態，僅靠一個電動閥隔離，故泄漏現象較普遍。鍋爐水側放水閥門（主要為高中壓省煤器）亦是單根管道只有一個手動閥，泄漏現象時有發生，建議加裝二次手動閥，減小此因素影響。

2.3 機組啟停損失

機組啟動及停運損失可以分為熱態啟動損失、溫態啟動損失、冷態啟動損失及機組停運損失。

熱態啟動是我廠現在常態，目前我廠熱態啟動用時較短，在燃機電廠內可以排至前列，可以提升的方向是提高燃氣輪機燃燒穩定性，從而提高機組加負荷速率，達到加快頂峰的目的。

溫態啟動主要限制因素為鍋爐高壓汽包內外上下壁溫差，可以考慮兩方面措施減少用時。一個是提高壁溫差限值，另一個是減小壁溫差，也就是說減小鍋爐泄漏量，保證鍋爐高水位保養時間。前一個因素需要經過專業評估確定，后一個已經在上一條因素中詳細描述。

冷態啟動主要限制因素為汽輪機中壓大軸溫度及低壓主汽門前蒸汽過熱度。去年經過設計院技改后汽機中壓大軸暖機速度有較大提升，但還有余地，今年可以繼續摸索改進。低壓主汽門前蒸汽過熱度主要是由于低壓旁路開大后蒸汽被凝汽器吸走，往疏水管道流動的蒸汽較少，暖管速度較慢。可以考慮增加一路疏水管路從低壓主汽門前通至凝汽器，加快暖管速度;也可以考慮機組暖機時低壓主汽門暫不開啟，憑高中壓蒸汽系統推動汽機暖機，待暖機結束后開啟低壓主汽門，參與做功。

目前機組停運都走順控，停機速度較快，改進空間較小。

2.4 廠用電損失

發電廠用電率影響因素基本與本文上述原因重疊就不再贅述。

機組停運時廠用電量，可以分為機組停運時主變變損、輔機耗電及其他電能損耗。

機組停運時主變變損，目前我們采取確定機組不開機的情況下，及時停運主變，每月定期試投運的方式，主變變損控制較好;

輔機耗電，機組啟動前及停運后均有大量輔機運行，如何在保證機組安全的前提下，盡量減少輔機的電量消耗需要運行進行一些探索。目前，機組啟動前的輔機啟動均由專工安排，已在保證機組安全順利的前提下減少輔機啟動時間，機組停運后輔機停運策略正在摸索中，目前初稿已交由運行操作四個多月，還需改進。

其他電能損耗，包括廠區內生活用電、檢修用電、機組照明用電等一系列電能損耗，這不僅需要運行監督，更需要靠大家一起去節能，養成隨手關燈，下班關電腦，辦公室空調適中及時關閉的好習慣。

2.5 設備可靠性

設備可靠性，這屬于特殊項，它與前面分析的每個因素都有關，與大標題也有關。設備可靠性不高易影響機組一次啟動成功率，若機組發生故障輕則影響機組效率，重則可能導致機組非計劃性停運，每一次運行過程中處理故障都會造成極大的電量損失或天然氣的浪費，對全年供電煤耗負面影響較大，是機組安全穩定運行的基石。

設備可靠性需點檢努力爭取，運行負責監控設備狀態，及時發現缺陷，聯系檢修處理，盡量減少因設備問題造成的各種經濟損失。

3.總結

影響燃機供電煤耗的因素很多，本文對一些具有代表性的方面做了詳盡的分析，并提出了一定的解決方式方法。通過對燃機電廠供電煤耗的詳盡解析可以發現可控因素較多，可控的影響較大的有：機組負荷、閥門內漏、機組停運廠用電損失、設備可靠性等，需要廠內各個部門配合才能得到最大的經濟效益。

以上就是對于我廠影響供電煤耗因素的分析及簡單的應對對策，若有不足之處，敬請大家斧正。

參考文獻：

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作者簡介：

葉志舟（1987-）男，助理工程師，大學本科，多年從事燃機電廠運行相關工作。