浅析某燃气轮机发电厂节能降耗的主要措施

1、浅析某燃气轮机电厂节能降耗的主要措施周建（华能金陵燃机热电有限公司，江苏南京210034）摘要：介绍某燃气轮机发电厂投产以来在生产实践中釆取的主要节能降耗的措施，这些方法和经验对 同类型的燃气轮机发电厂具有一定的借鉴意义。关键词：燃气轮机发电厂；技术改造；节能降耗；主要措施0引言华能金陵燃机热电有限公司一期工程安装 2台燃气-蒸汽联合循环机组，它由ms9001fa型 燃气轮机、d10型三压、一次中间再热、单轴、 双缸双排汽、冲动式无抽汽纯凝式汽轮机，390h 型全氢冷发电机和武汉锅炉股份有限公司制造 的三压、一次中间再热、卧式、无补燃、自然 循环余热锅炉组成。二期工程安装2台燃气-蒸 汽热电联

2、产循环机组，燃气轮机采用南汽与ge 公司联合生产的pg9171e型重型燃机，汽轮机为 南汽生产的单缸、双压、无再热、下排汽、单 轴抽汽凝汽式供热机组，燃机发电机与汽机发 电机为南汽生产箱式结构、旋转无刷励磁、空 气冷却，余热锅炉为中国船舶重工集团公司第 七零三所研制生产的卧式、无补燃、水平烟气 流、双压、自然循环锅炉，电厂从2007年投产 以来，为响应国家节能减排的号召，在设备和 运行方式上不断改进和优化，取得较好的节能 效果，现将近年来在节能降耗方面的工作进行 一个总结，以供同类型电厂参考。1设备系统技术改造1.1给水泵电机变频改造某燃气轮机发电厂2台s109fa机组每台机 组设计2台高压给

3、水泵，高中压合泵，机组正常 运行中一台给水泵运行，另一台给水泵作为备 用，两台给水泵互为连锁。给水泵电机额定功 率为2 240 kw,额定电流245.4 a,泵组釆用多 级立式离心泵，轴功率1 772 kw,转速2 985 r/min，给水泵配置的电机功率相对水泵轴功率 而言，略偏大，因而完全可满足联合循环机组 的运行需求。给水泵工频运行，高、中汽包给水调门根 据汽包水位设定值自动水位，给水泵是通过调 节给水调节阀门的开度來实现水位的调节与控 制。但是由于这一控制方式节流损失较大、控 制阀门为机械调整结构，调节品质差。在实际 运行中，经常由于高、中压汽包上水调整门的 调节特性所限，容易出现各种

4、故障，使现场维 护量增加，且存在着出口压力高、容易造成管 路损坏等问题。从配套电机参数屮可知，给水 泵是利用大功率马达来带动小水泵来工作，长 期运行中受调节控制方式的限制，这一方式下 的系统效率低下，极易造成电机老化和能源的 浪费，并且大功率电机直接启动，启动电流过 大易造成设备启动瞬间损坏（该厂投产至今发 生9次给水泵启动瞬间电机损坏事故，电机每次 维修成本15万元左右），在现代节能减排、降低 成本经营管理理念的指导下，这种控制方式已 经不能满足企业生产的需求。因此，采用变频 控制技术对1、2号机组的给水泵电机进行技术 改造，以此实现给水泵电机软启动及节能降耗。 给水泵电机变频改造后，大大降

5、低高、中给水 调门的节流损失，在保证系统安全的前提下対 变频不断深化优化，给泵电耗率由工频运行时 0.65%下降到变频运行0.45%,全年按3 5ooh运行 时间计算，此项改造全年节电390万kwh,节能 效果显著。1.2凝结水泵电机变频改造某燃气轮机电厂2台s109fa机组每台机组 配置2台互为备用的凝结水泵，电机额定功率 560 kw，凝结水流量调节采用传统的阀门调节 方式，因而存在以下弊端：阀门节流损失大, 造成能量浪费严重；阀门调节频繁易导致阀 门和执行机构损坏，设备维护量大；电机工 频直接启动对电网和电机本体造成较大冲击； 为进一步提高设备利用率，降低厂用电率，对1、 2号机组的凝结

6、水泵进行变频改造，避免燃机 低负荷运行期间凝结水泵电机出现“大马拉小 车”现彖以及停运期间因凝汽器热负荷较少， 凝结水泵功率较大，消耗外购电较多现象。改 造为变频凝结水泵后，停机时釆用辅助凝结水 泵取代凝结水泵运行，全年按3 500 h运行时间 计算，此项改造全年节电约200万kwh。1.3循环水泵电机双速改造某燃气轮机电厂2台s109fa机组安装3台 循环水泵，循环水釆用母管制开式冷却方式， 电机额定功率为2 200 kw,额定转速496 r/min,运行方式是1运1备，冬季运行工况 下，由于循坏水温较低，凝汽器真空经常在96 kpa以上，过高的真空并未有效地提高机组出 力，同时，机组停机后

7、循环水泵仍需运行一段 吋问，过大的冷却水量也会造成循环水泵电耗 的增加。针对这种情况対循环水泵的电机进行 了双速改造，使循环水泵在冬季及夏季不同工 况下均能满足凝汽器真空要求。对电机进行双 速改造，即更换电机所有定子线圈，将电机改 造为12/14极双速电机，电机实际极数通过切 换连接片完成。改造后的转速为425 r/min,电 机功率1 400 kw,较改造前降低800 kwo在冬 季及气温较低的季节，可采用循环水泵低速运 行方式。在机组调峰停机期间，因凝汽器的热 负荷较少，也可采用低速循环水泵的运行方式。 这样，在不影响机组负荷情况下，低速循环水 泵可降低泵的电耗，从而降低厂用电率。低速 循

8、环水泵按1 500 h运行时间计算，仅此一项 改造就给企业带来年节电约180万kwh的效 益。1. 4天然气调压站电加热器改造燃气轮机在燃料规范中规定了天然气的过热 度要求，且要求气体燃料中不能含有任何液滴, 某燃气轮机电厂运作中出于防爆安全考虑，调 压站和前置模块的电加热器一直未投运，为保 证天然气过热度的要求，对天然气调压站增加 了复合式蒸汽加热器取代电加热器，在燃气轮 机启动时及时投用复合式蒸汽加热器，尽快提 高天然气温度，达到燃烧切换的温度要求。此 项改造减少了燃气轮机燃烧模式切换前的燃料 温升时间，有效缩短启动时间，特别对于热态 启动，能有效缩短启动时间5分钟。1.5全厂仪用气系统改

9、造某燃气轮机电厂，一期2台s109fa机组配 置3台55 kw的空压机，运行方式2运1备， 仪用气母管压力0.8 mpa,二期2台s109e机 组配置4台90 kw的空压机，运行方式2运2 备，仪用气母管压力0.8 mpa,通过对全厂的 仪用气用户测算，全厂4台空压机运行，造成 浪费，针对这种情况对全厂仪用气系统进行改 造，在一期和二期仪用气母管增设联络管和联 络门，正常运行中一期和二期仪用气系统互通 运行并停运1台一期55 kw的空压机，此项改 造年节电约48万kwho1.6全厂冷热电系统改造冷热电项目集川供冷和集中供热可以有效减 少城市用电高峰期的供电压力，同吋还可以有 效降低用户侧的环境

10、噪音污染和热岛效应，具 有较高的社会效益，某燃气轮机电厂增设2台 1 030kw的滉化锂制冷机和2套供热交换器， 用于全厂生产区域开关室、办公区域、职工宿 舍集中供冷和供热，每年3m 15 s至11月15 日期间冷热电供冷8 969.4 gj,使用电量251 564 kwh,使用蒸汽1 069t,相同供冷量若采用 屮央空调，则需要电量859 575 kwh,每年11 月16 b至3月14日期间冷热电供热？，使用 电量？，使用蒸汽？相同供热量若采用中央空 调，则需要电量？ kwho由此可见冷热电项目， 节能效果非常显著。2优化运行方式等措施及效果对于参与电网调峰和经常启停的燃气轮机发 电机组来说

11、，运行方式的优化对降低能耗起着 至关重要的作用。2.1优化机组冷态启停操作燃气轮机频繁启停，且运行方式多以调峰 启停为主。燃气轮机虽具备快速启动的特点， 但整套机组并网后并不能立即加负荷，需要汽 轮机在高压缸满足进汽条件后方可快速加荷， 此时，燃气轮机运行方式将由简单循环方式转 变为联合循环运行方式，可大大提高燃气轮机 的热效率及岀力。由于冷态启停占燃气轮机启 停方式的20%以上，充分进行冷态启动方式的优 化有利于燃气轮机节能降耗。冷态启动方式的 节能潜力主要在汽轮机轴封温度控制，汽轮机 进汽参数控制、汽轮机差胀和热应力控制。在 进行机组冷态启动操作优化前的状况是：从并 网至机组满负荷，大约需

12、要180 min,比ge公司 冷态标准启动时间多出25 min,极大地影响了 机组启动成本，不利于节能降耗。为充分发挥燃气轮机快速启停的特点，满 足电力调度机组调峰的要求，针对目前冷态启 动的现状，电厂成立冷态启动优化qc小组，在 现有操作系统基础上进行了冷态启停优化，达 到了预期效果，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°c,避免轴封蒸汽温度过高对汽 轮机大轴过多加热造成屮压差胀上升过快，影 响开机时的启动速度。（2）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

13、数暖机。（3）机组冷态启动过程中，余热锅炉侧提前 介入主、再热蒸汽减温水，控制主、再热蒸汽 温度比缸温高20-30°c之间，有利于控制高、 中压汽缸和转子的热应力。（4）当低压系统满足蒸汽并汽条件后立即低 压并汽，提前低压并汽有利于控制中压差胀。（5）优化温度匹配逻辑，当汽轮机进汽后， 不断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。上述措施实施后效果：（1）缩短机组冷态启动的时间。优化操作前， 机组并网至满负荷耗吋180 min,优化后缩短 至150 min,缩短了机组冷态启动的时i'可，降 低了机组冷态启动成本，提高了机组热效率。（2）延长了汽轮机的使用寿

14、命。减少了机组 启动过程中汽轮机的交变热应力。（3）提高了企业的经济效益。按燃机电厂40 次/年冷态启动计算，启动操作优化后每年可 为企业带來约200万元的利润。2. 2优化运行2. 2.1优化机组的运行方式加强天然气的供应与发电量的协调工作， 优化机组运行方式，提高机组负荷率。（1）运行维护部每日就中国石油天然气有限 公司批准的天然气量及时与省电力调度部门进 行沟通，合理安排机组的运行方式，尽可能做 到机组运行期间高效、满发。（2）当值值长根据当口供气量情况及时同省 当值调度进行沟通，当值期间在满足电网需求 情况下，尽可能提高燃气轮机出力，提高机组 的负荷率。（3）当冬季北方供暖，发电天然气

15、量不足时, 通过与江苏省内其它燃气轮机电厂挪并天然 气，提高机组运行时间和负荷率，减少机组调 峰启停次数。（4）密切关注天然气价格市场动态，在中国 石油天然气有限公司迎峰度夏、中秋国庆期间 实行阶段性优惠气价时，积极与江苏省电力调 度部门沟通，力争在气价优惠期间机组多发电, 减少企业的燃料成本支出。2. 2.2优化辅机的运行方式（1）高压给水变频器差压调节优化。正常运 行情况下高压汽包水位调节由高压给水泵的给 水调节门和变频器频率双重调节，这种调节方 式节流损失大，因此改为给水调节门全开，只 采用变频器差压自动调节的方式，减少了给水 阀门的节流损失，调整后额定工况运行条件下 给水泵电机电流下降

16、了 6a, 2台给水泵按年运 行5 000 h计算，年可节省厂用电49万kwho（2）辅助闭冷水泵和辅助凝结水泵运行状态 的调整。当机组调峰停运和备用期间，及时将 6 kv闭冷水泵和凝结水泵切换至辅助闭冷水泵 和辅助凝结水泵运行，大大提高了 6 kv闭冷水 泵和凝结水泵的使用寿命，并且节省了厂用电 量，全年机组按3 500 h计算，仅此一项全年 节省厂用电约150万kwho（3）循环水泵运行优化。根据机组凝汽器的 真空和环境温度状况，合理调节循环水泵的运 行方式，使凝汽器真空保持在最佳状态。根 据环境温度和凝汽器真空情况，及时将1台循 环水泵电机改成低速运行，如每年10月下旬 随着气温下降，凝

17、汽器真空高于95 kpa时，将 1台循坏水泵电机改为低速运行方式；机组 停机后及时改投功率小的辅助循环水泵；仅此 年节电约180万kwho（4）调整备用机组电气一次运行方式。机组 预计停运超过7天，将备用机组的厂用电切至 启动变供电，将备用机组的主变压器和厂高压 变压器停运，减少机组停运期间的下网电量。（5）提高辅助设备负荷率。汽轮机、燃气轮 机、电气及其他各专业附属设备的投入应根据 负荷的情况进行及时调整，对于典型情况做出 明确详尽的规定，提高辅助设备负荷率，避免 出现“大马拉小车”的情况，机组启停过程屮， 合理安排辅机的启停，降低厂用电率。2. 2. 3优化机组运行管理（1）建立机组启动成

18、功率指标和标准操作规 范。电厂针对燃气轮机频繁启停的特点创新性 地提出燃气轮机启停成功率作为对生产部门的 重要考核指标，并通过多种技术方式确保燃气 轮机启停成功率达99%以上，建立了燃气轮机 运行指标和启停标准操作卡，优化启停操作， 既保证了燃气轮机启停安全，又节约了燃气轮 机启停过程中的燃料消耗。（2）深入开展对标管理，推进节能对标工作。 电厂结合创建能耗标杆为导向的生产精细化管 理活动，突出抓好能耗指标对标管理，对照江 苏省内同类型发电机组企业的先进指标（主要 是供电煤耗、发电厂用电率、补水率、发电气 耗等能耗指标），比较优缺，查找差距，通过不 断深化对标管理，电厂2013年至2015年在

19、江 苏省内4家9f燃气轮机电厂中取得发电利用小 时数第一的优异成绩。（3）加强补水率、发电厂用电率、供电煤耗 等指标管理。在确保蒸汽、水质合格的前提下, 严格控制锅炉定排、连排排污量，加强启停炉 过程中水、汽的回收工作，减少不必要的余热 损失。（4）积极开展燃气轮机运行小指标值际竞赛。 电厂针对燃气轮机运行的特点和燃气轮机小指 标与燃煤机组小指标的区別，在国内尚无针对 燃气轮机运行的小指标竞赛方案情况下，自主 设计开发了一套适合燃气轮机生产运行的小指 标竞赛方法，通过小指标竞赛，进一步降低了 企业发电厂用电率和生产供电煤耗。（5）加强机组性能监视。充分利用ge公司与 电厂创建的燃气轮机数据与技

20、术支持中心，加 强对燃气轮机、压气机、汽轮机的效率和出力 等参数的监视，发现机组效率和出力下降时及 时分析原因，将机组的出力和效率保持在最佳 状态运行。3优化机组检修管理等措施及效果加强设备运行维护管理，杜绝生产现场“跑、冒、滴、漏”现象，使辅机系统处于良 好的经济运行状态。主要措施有：（1）狠抓设备消缺率，灵活安排机组检修。 利用好ge数据诊断系统，狠抓设备消缺率， 根据数据诊断情况和现场缺陷状况，规定“小 缺陷不过夜、大缺陷不过班”，从而保证了燃机 电厂每周设备消缺率和每月设备消缺率达到 95%以上。根据燃气轮机电厂的特点，电厂积 极推进设备计划性检修与状态检修相结合的检 修优化管理模式，

21、有条件地将计划检修变为状 态检修，根据设备状况和燃气轮机燃烧器检修 等时间计划，灵活安排设备检修，分解检修项 目，充分利用机组停备期间灵活开展设备检修， 节约了检修成本，从而实现机组检修经济性最 大化。（2）定期开展的具体工作主要有：每年迎 峰度夏前定期开展全厂板式冷却器清洗，包括 润滑油系统的冷油器、闭式循环冷却水系统闭 冷器、真空泵冷却器，提髙冷却效果。定期 加强对循环水胶球系统收球网等检查，确保胶 球系统运行良好。定期对汽轮机低压缸防爆 膜检查。根据燃气轮机数据与技术支持中心 机组性能参数和运行小时数，利用机组停机机 会，合理安排对压气机安排离线水洗以提高机 组出力和热效率。定期对压气机入口滤芯进 行检查。定期对压气机、燃烧器和热通道进 行孔窥检查。定期开展进、出关口计量表计 的校验工作，消除表计对电厂不利影响。（3）倡导“绿色