某燃氣聯合循環機組節能降耗分析

柳玉賓 張軍濤 于成琪 馬匯東 衛奕

摘要：本文主要針對燃氣蒸汽聯合循環機組，從運行機理方面進行了分析，重點研究了機組負荷率、輔機節能的節能改造方向，并提出了切實可靠的方法。

關鍵詞：燃機;聯合循環;節能降耗

一、該燃機電廠機組概述

某燃氣蒸汽聯合循環電廠，其具有當時在國內先進發電水平的燃氣蒸汽聯合循環發電設備[1]。按照機組設計以及設備制造水平，發電機組具備高于50%的發電效率。但是在機組實際運行過程中，由于近年內未能在高負荷長時間運行[2]，導致發電效率較之設計效率偏低，因此該電廠具有較大的節能潛力[3]。

二、燃機發電機組改進效率的思路

1、燃氣聯合循環機組發電負荷率

由于機組負荷率、整體利用小時數與設計值相比偏低較多，導致機組發電氣耗較大，節能降耗具有較大的空間[4]。2016年，該廠兩臺聯合循環發電機組發電能耗290.58 gce/kWh。

如果該廠發電能耗降低285 gce/kWh，按照發電20億kWh計算，則可節約11460噸標準煤。

2、鍋爐連續排污系統節能潛力分析

經過理論計算，按照每小時排放1.5t爐水，全年按照5000運行小時計算，損失的水量大約7500t;擴容器對空排氣排放的熱量約有80萬kcal/時，折算到每小時造成120kg標準煤的損失，全年損失約700噸標準煤。

根據對電廠數據的分析和能源損失的計算結果，結果該電廠今后技改的需求，需進一步進行技術經濟計算，詳細計算回收熱量的技術方案、投資回收期，。

3、節電潛力分析

聯絡變壓器節電潛力分析

該電廠機組發電機功率為13.8萬kW，發電機出口電壓為10.5Kv.由于多種原因導致發電機出口經過兩臺進口的升壓設備將發電機電壓升壓為132kv，并送至場內同等電壓母線。然后經過兩臺容量為210MVA的變壓器，將電壓升高至220kV，送至場內的220kV母線，最后經過高壓輸電電網并入海南電網。

由于132kV的系統不滿足國內的電壓設計標準，所以該廠內相應聯變設備的設計是不合理的，在運行過程中會產生相應的能耗損失。經過初步估算，每小時浪費的電能大約是750kWh，按照全年5000運行小時運行計算，每年節能潛力約380萬kWh。

如果將兩臺燃機發電機的出口升壓變壓器的電壓級別通過相應設備改造，由138 kV改造為220kV，通過220kV系統接入電網。那么在運行中就可以將兩臺聯變停止運行，從而降低能耗水平。/4、各類輔助運行設備的節電潛力

該電廠凝結水泵的電機額定功率為205Kw，如果進行技術改造加裝變頻調節裝置，按照全年運行5000小時、節電率20%進行計算，每年可以約節電20萬kWh。

同時，海水泵電機的額定功率為495 Kw，如果也進行變頻改造，按照全年運行5000小時、節電率20%進行計算，每年可以節電約60萬kWh。

另外還有很多低壓電機，總體功率很大。如果將大于50kW以上的電機都進行變頻技術改造，估計節電的能力在90萬Kw以上。

4、節水潛力分析

4.1提高濃縮倍數節水潛力分析

軟化法除硬和脫鹽已經是非常流行和成熟的方法。軟化法除硬可以采用石灰法、加藥沉淀法等，脫鹽的技術有離子交換發、反滲透法。對于低硬度低堿度的水質而言，經過多倍率的濃縮之后，總堿不會超過240 mg/l。

根據實際建設情況，如果投資全套離子交換裝置將240 mg/l總堿降低到50 mg/l，費用相對可以控制。對于中等硬度和堿度的水質來說，要根據實際情況進行核酸。、

該電廠某年取水量為475822m3，循環水系統現有五座逆流式冷卻塔，處理能力約1400m3每小時，目前濃縮倍率為1.5，如果使得濃縮倍率提高至5，那么每小時可以節約水量11m3，按照全年5000運行小時來計算，那么年可以節約60000m3水量。

4.2汽輪機凝汽器節水潛力分析

在本電廠的汽輪機凝汽器系統，是利用海水直接進行冷卻。每小時約利用海水量17500m3，如果采取節水措施，比如在相應的換熱器中加裝“潔能裝置”可節水10%，每年可以節水大約1000萬m3，同時還可以大大降低發電的能耗水平。

具體來說就是，在冷凝器系統增加相應的補水系統，將化學補水智能噴入，將排出的汽體急速進行冷卻，從而提高汽輪機組真空和回熱效率。如果采用這套系統，理論上可以降低發電煤耗1-2g/kwh。

（1）補充的工質吸收了一定的能量，提高了給水的溫度，也就是增加了低壓系統的抽汽量，從而減少了高壓系統抽汽量，這部分高壓蒸汽可以繼續做功，提高機組發電效率。

（2）補充的水質在凝汽器系統內部吸收了排氣的能量，這就降低了一定程度的損失，強化了熱交換，使得排汽的溫度大大降低，從而讓機組真空得到改善，提高機組發電能力。

（3）凝汽器對補水汽進行真空除氧，這就使得回熱系統的除氧水平得到提高。

三、文章結論

本文主要針對燃氣蒸汽聯合循環機組的節能方向進行了分析和探討，重點研究了機組負荷率、輔機節能、鍋爐連排系統、變壓器節能，在此基礎上提出了合理的節能改造思路。

參考文獻

[1]火電廠技術監督管理系統研發[J]. 鄒軍，譚華，敖光輝，錢闖. ?熱力發電. 2019（09）

[2]燃氣—蒸汽聯合循環機組的汽輪機啟動過程優化[J]. 陳堅紅，顧正皓，張夢可，丁陽俊，毛志偉，盛德仁. ?浙江電力. 2014（10）

[3]基于信息通信技術的燃氣輪機遠程預警技術研究及應用[J]. 邱振波，張立杰，胡偉，趙云山. ?熱力發電. 2019（02）

[4]微燃機分布式能源系統的熱力學分析[J]. 張雪梅，李偉奇，秦朝葵，謝衛華. ?熱力發電. 2008（02）

作者簡介：柳玉賓（1982.5-），男，漢族，籍貫河北石家莊，碩士，高級工程師，研究方向：電廠性能分析、智能優化