9E燃气轮机联合循环发电机组节能降耗措施研究

9E燃气轮机联合循环发电机组节能降耗措施研究

余小敏袁新晔

(湖北能源东湖燃机热电有限公司湖北省武汉市430074)

摘要：文章针对目前9E燃气轮机联合循环发电机组中存在的节能降耗方面的问题和特点，提出了对其机组运行进行优化的几点措施以及对其技术设备进行改造和革新的方法，来实现其节能降耗的最终目的，以供参考。

关键词：9E燃气轮机；联合循环发电机组；节能降耗

1引言

湖北能源东湖燃机热电有限公司位于武汉东湖新技术开发区关南工业园内，主要经营天然气发电，蒸汽和热力产品的生产、销售和服务。公司2x9E燃机热电联产项目于2013年12月开工兴建，被列入湖北省和武汉市重点建设项目，项目选用两台GEPG9171E型（185MW级）燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，锅炉采用双压无补燃、卧式、正压运行、自然循环余热锅炉由杭锅集团制造，60MW抽凝汽轮机由南汽集团制造，机组燃料采用清洁能源天然气，机组总装机容量37万千瓦，最大供热能力290吨/小时，项目设计年发电量15.19亿度，年供热量150万吉焦，其中降噪、减排等环保设施投资近1亿元，环保投入额在全国同类项目中领先。

2015年12月，第一台套9E燃气机组投产运行替代了武汉东湖新技术开发区原有燃煤机组，在满足用户用热需求的同时，每年减少标煤耗用15万吨，减少灰渣及污染物排放5万余吨，社会效益十分明显。

2对9E燃气轮机联合循环发电机组的运行进行优化

2.1对机组的启动操作进行优化

公司两台套机组投入运行以来一直按照中试所安装调试时的要求执行开机操作，每次汽轮机（60MW）冷态启动是按照燃煤机组大型汽轮机启动操作经验按照低速、中速、高速暖机3个步骤完成，但是对我公司燃机配套的汽轮机来说暖机时间过长，而且在汽轮机达到3000r.p.m投励磁并网后汽轮机会因振动大引起跳机，针对这个问题在多个同类型燃机电厂进行了解并根据设备制造单位给定的开机曲线进行启动优化，将之前“先并燃机，再并汽机”改为“先并汽机，再并燃机”，极大的减少了我公司开机并网时间。燃机先并网带负荷会造成初参数升高，主汽温度、锅炉水位不容易控制的情况（严重时还会造成非停事故），在采用了先汽机并网再燃机并网的方式控制参数后，一举解决了开机过程中汽机进汽初参数不稳的问题。先将汽机并网增加低负荷暖机时间，再将燃机并网提高初参数达到低负荷暖机的参数控制。这种方式在最近1年的两台套机组汽轮机冷态以及热态开机中得到了验证，机组启动时间明显减少，达到了节能降耗的目的，具体实施方案如下：

（1）机组冷态启动时控制好轴封蒸汽供汽温度在185-190℃，避免轴封蒸汽温度过高对汽轮机大轴过多加热造成中压差胀上升过快，影响开机时的启动速度。

（2）严格控制开机参数（主汽压力2.0MPa，主汽温度300℃），包括低负荷期间的参数控制。当汽轮机进汽条件满足后汽轮机立即进汽，进汽时控制汽轮机进汽的速率，当汽轮机主汽门开度达10%时，汽轮机暂停进汽，进行低参数暖机。

（3）采用先汽机并网再燃机并网的方式来严格控制排气温度，优化温度匹配逻辑，当汽轮机进汽后，适时提高燃气轮机的排气温度，有利于控制机组冷态启动振动大问题。

（4）相比原来大大缩短了汽轮机的冲转开机时间，提高了机组经济性。

（5）通过改变机组并网顺序，增加了汽轮机低负荷暖机时间,确保汽机各部件均匀膨胀，提高了设备安全性。

在以上燃气轮机组的启动过程中，需要对每个环节的具体操作要求和要点进行数量掌握，通过有效的协调来对汽机的进汽时间进行有效缩短，并延长设备和管道的使用寿命，这样才能达到节能降耗以及提升经济效率的目的。

2.2对燃气轮机的各部分设施实施优化

对于其各部分设施的优化，首先需要从整机运行上进行优化工作的开展，进行整机运行优化的主要目的就是要确保燃气的进气充足来对机组的负荷率进行提高，所以在进行整机运行优化的过程中，需要燃气部门与其他各个部门之间进行协调、沟通和合作。二是对燃气轮机的重要辅机进行优化。由于在燃气轮机组运行中其重要辅机的主要作用就是对主机的功效进行协助，而且在确保联合循环发电机组的运行状态良好的前提下，还能够对给水泵勺管进行水位和高压系统的调节。在通过辅机的协调作用下就可以实现节流控损的效果。而且其还可以对循环冷却系统进行控制，在其水温低于30℃时就停止补水和停止部分通风机等措施来节约资金和减少厂用电损失。此外还需要根据设备运行的具体情况对各类水泵的运行方式进行调节来对辅助设备负荷效率进行提高。最后是对燃气轮机的运行管理和检修管理进行优化。此管理工作优化的主要目的也是进行能耗的降低以及经济效益的提高，但是由于在此管理工作中需要涉及的工作环节较为复杂，所以需要在检修和维护管理过程中针对内漏以及漏汽（气）和跑汽（气）等问题进行严格检查，一旦发现异常就要进行上报并采取相应措施进行处理。此外，还要在管理工作的开展中主要做好余热回收以及排污等工作的管理，通过相应规范和制度的制定与执行落实，并加强对设备的检查和运行数据的分析与评估，来对其运行中的问题和隐患进行预测和判断，从而提前解决问题隐患，降低其运行中的能量消耗，实现节能降耗的目的。

3对9E燃气轮机联合循环发电机组技术进行革新

为了做好9E燃气轮机联合循环发电机组节能降耗工作，还需要在对其运行情况进行精确分析的基础上，对其机组内部的设备进行技术改造和革新，主要的技术改造和革新的内容有以下几个方面：一是对疏水管路进行改造。对其进行改造的主要目的就是要提升设备的利用效率，而经过设备制造厂家技术人员对热态启动主蒸汽管道的排水时间进行计算可知，其通常在20min左右，并对其运行原理进行分析之后可知，想要提高其启动效率，缩短启动时间，就需要对其暖管速度进行提高，以及对通流面积进行增加，这就需要将原有的管道更换为合金管道，并将其直径扩大到50mm左右。二是进行热蒸汽手动隔离设施的改造。这主要是由于目前燃气轮机组中所采用的此设施的运行时间较高，对机组的启停效率有着严重的制约作用，所以可以通过电动执行设备的加装和改造来实现远距离操作。三是余热利用系统进行改造。这主要是由于目前我公司性能加热器供水及余热利用的抽水管道及换热器存在超压泄漏等问题，鉴于该管道为埋地管道，检修难度大，在该供水管道的进口段加装减压阀，可以大幅降低埋地管道及换热器的实际工作压力，避免发生超压泄漏。根据现场反馈的信息，实际运行中，低压省煤器1的出口水温约为116.9℃，其对应的饱和压力为0.08MPa(g)，此压力非常低，现场完全可以根据实际需要并综合考虑泄漏情况通过减压阀大幅降低该管道的工作压力，甚至可以将压力降到0.25MPa(g)也能避免管道中的热水汽化。与此同时，为确保放热后的水回水至凝结水管道，需要根据减压阀的减压幅度，向水泵厂家确认回水加压泵是否还能满足泵出口压力的要求，如不能满足则需要更换水泵提高扬程，满足余热利用系统的要求。

4结语

为了实现9E燃气轮机联合循环发电机组节能降耗的目的，需要从整机上对机组运行进行优化，并对其辅机以及运行管理和检修管理进行优化，还要对其疏水管路、热蒸汽手动隔离设施以及余热利用系统等进行技术改造和革新，提高机组的运行效率，降低其能源浪费和消耗，促进我公司燃气联合循环发电机组的整体运行效率，满足节能减排的具体要求。

参考文献：

[1]孟浩,潘福.9E燃气轮机联合循环机组安装冲管改进措施[J].中国高新科技,2018(6).

[2]张宗毅.关于9E级燃气轮机联合循环系统冷热电三联产经济性分析[J].科技风,2016(23):128-128.