9E燃气—蒸汽联合循环机组节能减排

尹永凯 颜俊

摘要：随着科学技术的技术与电力改革的深化，各类企业对节能降耗越来越重视。尤其是电厂这种特殊的高能耗行业，节能降耗在创收利益上就显得颇为重要。相较于传统的火力发电来说，燃气-蒸汽联合循环发电机组在节能、环保方面的优化具有一定的优势。

关键词：燃气-蒸汽联合循环；节能减排；光伏发电

一、引言

广州某燃机电厂是一家热电联产企业，配置两套9E燃气蒸汽联合循环机组（气源为LNG），对所在开发区内生产企业实行集中供热。其目前正常的运行方式一般是一台机组带供热连续运行，一台机组按实际需要调峰运行，自投产以来，该电厂结合自身实际情况，多次对机组启停性能进行优化，以降低气耗与厂用电率等生产指标，并取得了良好的效果。

二、余压供热优化

2.1机组启动直供热

该电厂为供热机组，供热蒸汽压力1.0MPa，温度240℃，其正常运行时采用汽轮机抽汽供热，主蒸汽管道直供热作为紧急备用。在机组启停过程中，按照正常方式，当余热锅炉起压时，打开高压旁路、低压旁路对蒸汽管道进行暖管及蒸汽的升温升压，将暖管后的蒸汽排入凝结器，这就造成了一定热源的浪费。结合供热系统管道系统布置，该电厂采取在机组启停过程中，将暖管后的蒸汽直接供入供热蒸汽母管的方式，回收热能。

当调峰机组启动时，在燃机点火20分钟后，主蒸汽压力可达2MPa，温度210℃，完全满足了供热参数的要求。在蒸汽压力、温度满足供热条件时，通过直供热进行主蒸汽的升温升压以满足汽轮机的冲转条件，不需要打开汽机高压蒸汽旁路。经过计算，每次启机可通过余压直供热回收12吨供热蒸汽。

2.2机组停机直供热

在调峰机组停运时，当汽轮发电机组与电网解列是，余热锅炉高压汽包正常情况下，还有5.5MPa、520℃的余压蒸汽，这时燃机至少还有5分钟才会熄火，为了防止余压锅炉超压，按正常运行操作，需要打开高压蒸汽旁路进行泄压，这也不可避免地造成了热能的浪费。该电厂同样采用余压供热的方式解决了这个问题，在汽轮机打闸后立即关闭高压旁路，维持炉侧汽压，打开直供热管道进行余压供热。经过计算，每次启机可通过余压直供热回收13吨供热。

三、启机时间的优化

3.1余热锅炉启动时间优化

正常备用机组冷机、冷炉的情况下，余热锅炉启动到满足供热参数至少需要30分钟以上。为了避免机组故障导致供热中断的安全事故，该电厂使用运行机组的低压蒸汽对备用机组余热锅炉进行加热，维持汽包压力与温度，减少锅炉启动时间。经过实际试验，投入邻炉加热后，余热锅炉启动20分钟后即可达到直供热条件；当机组正常启动时，可缩短锅炉启动时间20分钟，降低了天然气气耗和炉侧蒸汽损耗，而邻炉加热每日低压蒸汽用汽量约为7吨。经综合计算每次机组启动可节省2720 NM3天然气，合计节省电量12952KWH。

3.2燃机清吹时间优化

燃机启机过程中清吹时间最初逻辑设定为11分钟，后经测试，清吹8分钟后就已经达到清吹要求且保证了安全余量。为了缩短燃机启动时间，将燃机启动过程中清吹时间由11分钟改为8分钟。经实际测量每次启动可节省电量60KWH，更为重要的是节省了启动时间，为供热安全提供了保障。

3.3汽轮机轴封均压箱暖管方式优化

在机组启动前，提前使用运行机组的供热蒸汽引入均压箱，将均压箱加热到规定压力与温度。在机组启动后，主蒸汽参数满足条件时切回主蒸汽运行，直接越过均压箱的预暖时间，可减少40分钟燃机低负荷运行时间，大大降低了启动气耗。经过计算，每次启动可节省6700NM3天然气，合计节省电量31904KWH。

3.4冷态启机汽轮机冲转方式优化

机组冷态启动时，汽轮机暖机时间较长，燃机低负荷运行效率较低，在主蒸汽达到汽轮机冲转条件前，提前使用供热蒸汽对汽轮机进行暖机冲转，在主蒸汽参数达到条件后再切回主蒸汽继续冲转，经过实际试验操作，使用供热蒸汽可将汽轮机冲转至2500RPM，可缩短整个联合循环机组的启动时间30分钟，每次启动可节省5000NM3天然气，合计节省电量23809KWH。需要注意的是在主蒸汽与供热蒸汽切换的时候，必须选择在压力、温度相匹配的时候，以避免引起管道振动。

四、LNG系统的优化

4.1 LNG加热水源的改造

LNG从-160加热到28度，之前使用开式水作为气化器水侧水源，冬天开式水24度，经常会使气化器水侧结冰，影响天然气压力 循环水回水34-35度，避免了水侧结冰将LNG气化器的热水改为循环水回水，不但降低开式泵损耗，还避免了气化器水侧结冰，保证机组安全运行！ 经实际测量，每天可节省开式水泵的耗电量约1696KWH。

4.2 LNG冷能的利用

LNG是-162℃超低温的液态天然氣，其内存着巨大的冷能可以利用。该公司在气化站内新建一套制冷系统，利用天然气从-162℃升温至28℃的所释放的冷能为周边的公司提供冷源，平均每小时的制冷量为5300KW，不但为公司创收利益，也实现了节能环保的理念。

五、热机系统的优化

5.1开式水系统的优化

该公司的开式水取自循环水供水母管，一路直接供给汽轮发电机的空气冷却器，一路经开式水泵增压后供给闭式水板式换热器；该司将开式水泵设置了旁路，机组运行时打开旁路，停运开式水泵，开式水在循环水母管上的压力作用下直接供给闭式水板式换热器，其换热效果同样可以满足闭式水温度的要求。以一台开式水泵正常运行电流为120A算，平均一天一台泵可以节省电量1696 KWH。

5.2水封的改造

为了提高机组真空，该公司还对汽机的多级水封进行改造，由多级水封改为单级水封，经试验，在同等的参数条件下，真空由原来的-92.8KPa上升至-93.8KPa，组的真空可以提高1KPa，，汽机负荷约提高1%，汽机每小时可多发约550 KW，一个月累计多发约40万KWH电量。

5.3冷却风机的启停

冷却风机的作用是降低循环水温度，可以提高汽轮机的真空，使其维持在机组的最佳真空下运行。该公司规定根据环境温度、循环水温度、真空和汽机的负荷综合考虑进行冷却风机的启停。如：在真空-95KPa（最佳真空）以上时，可适当停运一台冷却风机；当真空低于最佳真空时，若启动一台冷却风机，机组的真空可以提高1KPa，，汽机负荷约提高1%，汽机可多发550KWH，一台冷却风机额定功率185KW，综合计算启一台风塔可多发电量365 KWH。

六、光伏发电

该公司在厂区楼顶、停车场等地安装光伏发电并入厂用电，装机容量达1.8MW，有效降低了发电厂用电率与温室气体排放，截止目前已累计发电量46.2万KWH。不但降低厂用电、节能降耗，还响应了环保的理念。

七、总结

节能降耗是企业的生存之本，树立一种"点点滴滴降成本，分分秒秒增效益"的节能意识，以最好的管理，来实现节能效益的最大化是一个企业生存发展的命脉。节能工作任重道远，节能降耗人人有责。

参考文献

[1]广州协鑫蓝天燃气热电有限公司运行规程，2016

[2]广州协鑫蓝天燃气热电有限公司节能手册，2017

作者简介：尹永凯（1988-），男，山东烟台人，助理工程师，值长，从事运行管理工作；

颜俊（1986-），男，江苏盐城人，工学学士，工程师，经理助理，从事运行管理工作。

（作者单位：广州协鑫蓝天燃气热电有限公司）