9E燃气—蒸汽联合循环发电机组节能运行探讨

9E 燃气—蒸汽联合循环发电机组节能运行探讨

杨传龙

大唐泰州热电有限责任公司 江苏泰州 225500

摘要：秉承节能原则，运行燃气—蒸汽联合循环发电机组，能够提升企业供电水平。基于此，本文从天然气预热、燃气轮机、锅炉、汽轮、辅助机、冷却设施这几个方面，详细阐述了燃气—蒸汽联合循环发电机的组节能运行，实现了对发电机组节能作业的深入分析，希望能够为供电设施建设水平的发展提供助力。

关键词：联合循环；节能发电；冷却设施

引言：燃气—蒸汽联合循环发电机组是指一种较为先进的电力系统发电设施，其具有高效、经济等优势，通常在供电中起到安全顶峰与调峰的作用。将节能运行措施应用到该发电机组的操作中，能够增强电网调峰效果，因此，应深入分析该发电机组的节能运行，以寻求更佳的机组运行方案，提升电力系统作业水平。

1. 天然气预热节能运行

鉴于该联合循环发电机组所具备的强大调峰功能，当前大部分供电企业一般将其主要用于电网的调峰运行，因此，机组通常处于频繁启停的状态，导致其能耗较大。为了减少该部分的能耗，达到节能的运行效果，可以将发电用的天然气进行预热，在保证安全的前提下，使其长时间保持适宜的温度，这样在启停过程中，就无需反复加热天然气，以节省该部分能耗。就目前来看，根据该类型发电机的天然气燃烧要求，30℃左右是天然气的最理想温度。基于此，在节能运行中，可以考虑用热水锅炉，对天然气进行预热保温，使其长期稳定地处于20℃的温度状态下，同时，还要为该加热系统，设置一个自动的温控单元，让加热水锅炉能够实现低温启动、高温停用，以准确地控制天然气的温度，而相较于传统的发动机加热，热水锅炉所需的能耗更少，因此，该运行方式，能够有效实现发电机组的节能运行。此外，锅炉中的炉水应为除盐水，以便于长期的反复循环利用，深入优化发电机的节能运行效果，

2. 燃气轮机节能运行

现阶段，机组在启动时，通常采用冷态启动的方式，而在这种方式下，燃气轮机部分从开始启动，直至正常运行，需要耗费2.5h。在这期间内，机组需要持续燃烧天然气来支持燃气轮机的启动，使得燃气轮机启动期间，需耗费大量的天然气。通常情况下，该燃气轮机高能耗问题主要源于，轮机长期运行后的热效率下降情况，因此，在运行中，应根据轮机的效率、周期负荷下降值等参数，结合折算公式，统计、计算出轮机的运行现状，然后基于此，科学、合理地制定出轮机800h的离线水洗周期，以及时恢复轮机的热效率，减少其运行能耗，达到节能的效果。一般来说，经过上述处理，燃气轮机的运行能耗会降低1%~2%。此外，如果有条件，还可以通过结合实际情况，协调疏水系统结构，调节运行参数，来缩短轮机冲转、加负荷时间，大幅度减少天然气的消耗。就目前来看，采用疏水系统改造措施，可以将启动时间缩短20min，节约2000m³的天然气。但待改造后，依然需要注意合理制定离线水洗周期，以保证改造措施的长效性，全面优化联合循环发电机组的运行水平。

3. 锅炉开机节能运行

余热锅炉是联合循环发电机组的重要组成部分，当设备停运时，其内部的蒸汽温度就会逐渐降低，导致锅炉内部水汽滞留，对锅炉内部结构产生腐蚀作用，使得后续的开机保养需要耗费大量的能耗，同时，也容易影响余热锅炉的效率。基于此，为了实现联合循环发电机组的节能运行，应加强停运期间的锅炉养护工作，并采用开机保养与热风烘干相结合的保养方式，以弱化内部水汽对锅炉的腐蚀作用，降低保养能耗。在常规情况下，若只用开机保养，那么每月至少需要进行2次保养操作，需耗费天然气4万立方米以上、工业水3000t以上、电能40MWh以上。而开机保养与热烘干相结合的方式下，仅需保持每月一次的锅炉开机保养频率，然后待带压防水操作后7d，使用烘干装置，对锅炉内部进行干燥处理，直至下次开启，再进行开机保养，即可保持锅炉的良性运行状态。其中，烘干装置的作用原理是，向锅炉结构内部吹入干燥的空气，以去除结构表面的水膜、沉积物，并积水，达到抑制腐蚀的效果，其每月能耗仅为3MWh电能，由此可见，采用这种开机保养与热烘干相结合的方式，显然能够使锅炉的开机运行更加节能。

4. 汽轮机节能运行

在发电机组启动时，汽轮机达到自身启动参数之前，其运行所产生的热能，有很大一部分进入了疏水中，并随着疏水系统进入到了锅炉排污降温池中，这不仅造成了热能的浪费，而且也为排污降温池增添了运行负担，增加了降温池的运行能耗，因此，为了达到汽轮机的节能运行效果，需对其配套疏水系统的运行予以优化，以减轻热能的浪费与排污降温池的运行负担。在此过程中，首先，将高低旁阀开启，直至高旁阀前气温度达到150℃后，再手动关闭疏广气动门。其次，待汽机挂闸后，汽轮机转速达到600r/min，关闭气动门。再次，若汽机达到15%额定负荷时，关闭所有疏水。最后，在停机时，待汽机负荷降低到15%额定负荷时，将全厂疏扩气动门关闭，打开其他的疏水气动门，同时，应注意，需在高低旁阀门关闭后，才能打开全长疏扩气动门，以免大量的高温疏水集中流入排污降温池，增加冷却循环水资源的消耗量。通常情况，经过上述操作，汽轮机启动期间的热能利用率会显著提高，同时，也能节约200t以上的排污降温池循环水耗费量。

5. 辅机节能运行

目前，联合循环发电机组每年的开机时长大约为3000h，而其余时间，其均处于停机状态，因此，停机后辅机的运行状态，直接关系着发电机组的节能运行效果。在此过程中，待机组停机后，辅机需要在一定时间内，持续供应冷却水，以维护机组各部分的良好停机状态。而在冷却水的供应中，主要依靠闭式水泵来进行冷水供应，这种水泵的功率一般在运行期间都会保持一致，而在寒冷天气条件下，设备散热较快，无需使用过高功率的水泵，由此形成了电能的浪费问题。为此，可以考虑为水泵安装变频装置，或采用手动调节的方式，根据气温条件，合理调整水泵的运行功率，以消除传统情况下，存在的电能浪费。一般来说，经过上述操作后，基本可以节约20%以上的电能，实现机组的节能运行^[1]。

6. 冷却设施节能运行

余热锅炉、汽轮机结构中的部分设备，在运行中均需要借助冷却设施进行降温处理，以保持其正常的工作状态。在冷却设施运行中，如果遇到寒冷天气，设施需将内部的冷却水，加热保温在2℃左右，以免其在低温下出现冻结现象。在此过程中，为了降低冷却设施的运行能耗，可以在冷却设施体系中，加设一个变频装置，根据不同的冷却需求，开启相应数量的水泵，避免浪费，同时，在低温天气下，通过调控水泵开启的数量，来加速冷却水的流动，能够在一定程度上，降低保温能耗，以实现节能运行。一般来说，经过上述操作后，通常可以节约50%左右的电能，有助于发电机组节能运行水平的优化^[2]。

结论：综上所述，有效落实节能运行方案，能够强化联合循环发电机组的作业效果。在发电机作业中，借助节能运行方案措施可以减少天然气加热能耗、降低燃气轮机启动能耗、缩减锅炉保养能耗量、提高汽轮机启动效率、改善辅机的运行状态、节约冷却设施用电量，从而达到降本增效的电力系统运行效果。

参考文献：

[1]胡华强,徐运达,李晓倩. 燃气—蒸汽联合电厂循环水系统优化与循环水泵的选择[J]. 电力勘测设计,2020,(11):1-5+34.

[2]王树成,付忠广,张高强. 基于先进?分析方法的太阳能燃气联合循环?损分析[J]. 太阳能学报,2020,41(11):192-198.