關于燃氣輪機節能優化運行分析

曹凱放 河北華電石家莊熱電有限公司

本文以天然氣為燃料的電廠燃氣輪機為例進行節能優化研究，該電廠負責區域范圍內的生產生活用電供應，年發電量在14億Kwh左右，每年發電消耗的天然氣超過一億立方米，是該地區能耗大戶。通過對發電廠燃氣輪機的節能優化，能夠大大降低電能生產過程中天然氣的消耗量，從而緩解我國能源問題，降低電能生產過程中造成的環境污染。在進行燃氣輪機節能優化前，需要了解造成燃氣輪機能耗升高的原因，分析其工作原理，從而采取針對性優化措施，實現燃氣輪機的節能運行。

一、燃氣輪機能耗升高的原因分析

（一）葉片污損

燃氣輪機工作過程中，需要通過壓氣機吸入大量的空氣，空氣中存在微小顆粒無法通過過濾裝置進行完全濾除，這些顆粒會粘附在壓氣機葉片的表面，形成污垢。而且燃機迷宮密封結構，在機組進行啟停時，用于密封的潤滑油會進入到氣流通道，逐漸積累也產生積垢。這些積垢停留在葉片和氣流通道中，會導致壓氣機的工作性能受到影響，造成壓氣機流量和效率降低[1]。壓氣機工作性能的下降會導致燃機的效率下降，在消耗相同單位天然氣的前提下，產生的動力就會衰減。不僅如此，如果過濾裝置出現問題，那么較大顆粒還會造成葉片的損壞，從而導致壓氣機葉片故障。通過資料查詢發現，壓氣機效率每降低1%，燃氣輪機機組的工作效率就會下降1.8%，從而導致能耗增高。

（二）進氣損失

進氣損失是燃氣輪機機組能耗升高的原因之一。在燃氣輪機機組運行過程中，氣流需要通過進氣系統與排氣系統，二者的順暢直接關系機組的工作效率。在進行進氣與排氣時，會產生一定的阻力，阻力越大，機組工作效率就越低，消耗的天然氣也就越大。在機組運行過程中，天然氣燃燒的尾氣基本不存在雜質，所以排氣系統不會受到污染，排氣阻力幾乎不存在。進氣系統中，需要對參與燃燒的空氣進行過濾，如果過濾裝置發生堵塞，那么就會導致進氣阻力增加，從而影響燃氣輪機的工作性能。尤其是燃氣輪機工作環境中粉塵過多，發生過濾裝置堵塞的概率就越大，對燃氣輪機能耗的影響也就越明顯[2]。

（三）頻繁啟停

燃氣輪機機組的頻繁啟停也會造成能耗的提升。通常情況下，燃氣輪機機組在維護、故障和其他情況下需要停機，轉換運行機組。此時就會導致燃氣輪機的能耗提升。這是由于機組在啟動時風機、電機、油泵等設備都需要消耗能量，而且在點火運行到運行平穩過程中，天然氣的消耗會升高。機組熄火后，也會產生一部分天然氣損耗。在停機之后，設備停止運行，冷卻的機組在啟動時會增加能耗。

二、燃氣輪機節能優化運行的技術措施

（一）提高壓氣機吸入空氣質量

根據燃氣機組能耗上升原因的分析可知，提高壓氣機吸入空氣的質量，能夠提升燃氣輪機機組的性能，降低天然氣消耗量。空氣質量提升了，其中存在的細小顆粒和雜質就會減少，從而降低在壓氣機葉片上附著的可能性，避免積垢產生影響壓氣機工作效率[3]。為此，在壓氣機工作過程中，需要根據使用強度進行空氣過濾濾芯的更換，確保進氣質量的提升。不僅如此，更換濾芯還能避免濾芯堵塞造成的能耗升高問題。

（二）減少啟停次數

減少啟停次數可以避免燃氣輪機啟動和停機過程中造成的天然氣損失。通常情況下，造成機組停機的原因很多，除了必要的維護和故障排查之外，由于其他不良因素干擾造成的機組停機時有發生。頻繁的燃氣輪機啟停不僅會造成燃料的浪費，同時也會影響燃氣輪機的使用壽命。所以，在燃氣輪機運行過程中，要按照操作規程進行管理，避免意外造成燃氣輪機的啟停，以此保障燃氣輪機的工作效率，降低啟停帶來的高能耗。

（三）及時清理壓氣機

壓氣機對于燃氣輪機能耗影響非常明顯，所以在燃氣輪機運行過程中，需要及時對壓氣機進行清理，清理重點包括壓氣機氣流通道和葉片，避免積垢過多造成通道阻力增加和葉片運行故障。為了能夠準確了解燃氣輪機葉片的狀態，需要針對壓氣機的污染進行狀態監控[4]。由于清理過程中需要停止壓氣機工作，為了避免壓氣機啟停造成的能耗，需要確定清理標準，當達到需要清理的狀態時進行壓氣機清理，避免頻繁清理造成的能耗問題。

（四）保證進氣壓差與過濾效果

過濾效果決定了壓氣機的進氣狀態，能夠直接影響機組的工作性能。因此，壓氣機需要選擇高性能的濾芯，提高空氣過濾效果，使燃料獲得更好的燃燒效率。濾芯不僅會影響進氣質量，同時還會對壓氣機壓差造成影響，如果濾芯發生損壞或者安裝故障，那么壓氣機壓差就會出現偏差，從而影響機組的工作性能。

三、結束語

綜上所述，燃氣輪機能耗升高的主要原因在于壓氣機運行狀態與機組啟停造成的能耗損失。壓氣機葉片狀態、進氣通道狀態和進氣質量都會影響機組的工作效率，導致能耗提升，而啟停過程中會造成燃料的浪費，冷機啟動會消耗額外的能量。所以，為了提高機組節能水平，需要做好壓氣機的維護管理，及時進行積垢的清理，并且使用質量優秀的濾芯，保障進氣質量。在機組運行過程中，做好管理工作，避免意外情況造成機組停機，產生額外的能耗。