某燃气联合循环机组节能降耗分析

柳玉宾 张军涛 于成琪 马汇东 卫奕

摘要：本文主要针对燃气蒸汽联合循环机组，从运行机理方面进行了分析，重点研究了机组负荷率、辅机节能的节能改造方向，并提出了切实可靠的方法。

关键词：燃机;联合循环;节能降耗

一、该燃机电厂机组概述

某燃气蒸汽联合循环电厂，其具有当时在国内先进发电水平的燃气蒸汽联合循环发电设备[1]。按照机组设计以及设备制造水平，发电机组具备高于50%的发电效率。但是在机组实际运行过程中，由于近年内未能在高负荷长时间运行[2]，导致发电效率较之设计效率偏低，因此该电厂具有较大的节能潜力[3]。

二、燃机发电机组改进效率的思路

1、燃气联合循环机组发电负荷率

由于机组负荷率、整体利用小时数与设计值相比偏低较多，导致机组发电气耗较大，节能降耗具有较大的空间[4]。2016年，该厂两台联合循环发电机组发电能耗290.58 gce/kWh。

如果该厂发电能耗降低285 gce/kWh，按照发电20亿kWh计算，则可节约11460吨标准煤。

2、锅炉连续排污系统节能潜力分析

经过理论计算，按照每小时排放1.5t炉水，全年按照5000运行小时计算，损失的水量大约7500t;扩容器对空排气排放的热量约有80万kcal/时，折算到每小时造成120kg标准煤的损失，全年损失约700吨标准煤。

根据对电厂数据的分析和能源损失的计算结果，结果该电厂今后技改的需求，需进一步进行技术经济计算，详细计算回收热量的技术方案、投资回收期，。

3、节电潜力分析

联络变压器节电潜力分析

该电厂机组发电机功率为13.8万kW，发电机出口电压为10.5Kv.由于多种原因导致发电机出口经过两台进口的升压设备将发电机电压升压为132kv，并送至场内同等电压母线。然后经过两台容量为210MVA的变压器，将电压升高至220kV，送至场内的220kV母线，最后经过高压输电电网并入海南电网。

由于132kV的系统不满足国内的电压设计标准，所以该厂内相应联变设备的设计是不合理的，在运行过程中会产生相应的能耗损失。经过初步估算，每小时浪费的电能大约是750kWh，按照全年5000运行小时运行计算，每年节能潜力约380万kWh。

如果将两台燃机发电机的出口升压变压器的电压级别通过相应设备改造，由138 kV改造为220kV，通过220kV系统接入电网。那么在运行中就可以将两台联变停止运行，从而降低能耗水平。/4、各类辅助运行设备的节电潜力

该电厂凝结水泵的电机额定功率为205Kw，如果进行技术改造加装变频调节装置，按照全年运行5000小时、节电率20%进行计算，每年可以约节电20万kWh。

同时，海水泵电机的额定功率为495 Kw，如果也进行变频改造，按照全年运行5000小时、节电率20%进行计算，每年可以节电约60万kWh。

另外还有很多低压电机，总体功率很大。如果将大于50kW以上的电机都进行变频技术改造，估计节电的能力在90万Kw以上。

4、节水潜力分析

4.1提高浓缩倍数节水潜力分析

软化法除硬和脱盐已经是非常流行和成熟的方法。軟化法除硬可以采用石灰法、加药沉淀法等，脱盐的技术有离子交换发、反渗透法。对于低硬度低碱度的水质而言，经过多倍率的浓缩之后，总碱不会超过240 mg/l。

根据实际建设情况，如果投资全套离子交换装置将240 mg/l总碱降低到50 mg/l，费用相对可以控制。对于中等硬度和碱度的水质来说，要根据实际情况进行核酸。、

该电厂某年取水量为475822m³，循环水系统现有五座逆流式冷却塔，处理能力约1400m³每小时，目前浓缩倍率为1.5，如果使得浓缩倍率提高至5，那么每小时可以节约水量11m³，按照全年5000运行小时来计算，那么年可以节约60000m³水量。

4.2汽轮机凝汽器节水潜力分析

在本电厂的汽轮机凝汽器系统，是利用海水直接进行冷却。每小时约利用海水量17500m³，如果采取节水措施，比如在相应的换热器中加装“洁能装置”可节水10%，每年可以节水大约1000万m³，同时还可以大大降低发电的能耗水平。

具体来说就是，在冷凝器系统增加相应的补水系统，将化学补水智能喷入，将排出的汽体急速进行冷却，从而提高汽轮机组真空和回热效率。如果采用这套系统，理论上可以降低发电煤耗1-2g/kwh。

（1）补充的工质吸收了一定的能量，提高了给水的温度，也就是增加了低压系统的抽汽量，从而减少了高压系统抽汽量，这部分高压蒸汽可以继续做功，提高机组发电效率。

（2）补充的水质在凝汽器系统内部吸收了排气的能量，这就降低了一定程度的损失，强化了热交换，使得排汽的温度大大降低，从而让机组真空得到改善，提高机组发电能力。

（3）凝汽器对补水汽进行真空除氧，这就使得回热系统的除氧水平得到提高。

三、文章结论

本文主要针对燃气蒸汽联合循环机组的节能方向进行了分析和探讨，重点研究了机组负荷率、辅机节能、锅炉连排系统、变压器节能，在此基础上提出了合理的节能改造思路。

参考文献

[1]火电厂技术监督管理系统研发[J]. 邹军，谭华，敖光辉，钱闯.  热力发电. 2019（09）

[2]燃气—蒸汽联合循环机组的汽轮机启动过程优化[J]. 陈坚红，顾正皓，张梦可，丁阳俊，毛志伟，盛德仁.  浙江电力. 2014（10）

[3]基于信息通信技术的燃气轮机远程预警技术研究及应用[J]. 邱振波，张立杰，胡伟，赵云山.  热力发电. 2019（02）

[4]微燃机分布式能源系统的热力学分析[J]. 张雪梅，李伟奇，秦朝葵，谢卫华.  热力发电. 2008（02）

作者简介：柳玉宾（1982.5-），男，汉族，籍贯河北石家庄，硕士，高级工程师，研究方向：电厂性能分析、智能优化