燃气轮机电厂节能降耗综合措施及效益分析

燃气轮机电厂节能降耗综合措施及效益分析 燃气轮机电厂节能降耗综合措施及效益分 析 第23卷第6期 节能与环保2011年6月 能源技术缠淆 EnergyTechnologyandEconomics VO1.23NO.6 Jun.2011 文章编号:1674—8441(2011)06—0044.04 陆必春 (张家港华兴电力有限公司,江苏张家港215627) 摘要:张家港华兴电力有限公司有2套燃气一蒸汽联合循环发电机组,是国家"西气东输"工程的 配套项目,燃气一蒸汽联合循环发电机组在节能,环保方面具有一定的优势.介绍了华兴电力有限公 司的燃气一蒸汽联合循环机组的运行状况及所采取的进一步节能降耗的综合措施.并对所采取措施的 节能效果进行了经湃}生分析,以期为其他同类电厂提供参考. 关键词:燃气轮机;联合循环机组;火电厂;节能措施 中图分类号:TK477;TM611.31;F270.3文献标志码:A AnalysisonEnergy-SavingMeasuresand砀eirBenefit一一一一 forGas砌inePowerPlant LUBichun (ZhangjiagangHuaxingElectricPowerCo.,Ltd,Zhangjiagang215627,China) Abstract:Thegas—steamcombinedcirculationgenerationunithasadvantagesinenergy-savingandenvironme ntal protection.Thispaperelaboratestheoperationstatusofsuchgenerationunitandthecompreh ensivemeasurestaken forenergy-saving&emission-reduction,andanalyzestheeconomicperformanceofsu chmeasures,hopingtoprovide referencesforsomeothersimilarpowerplants. Keywords:gasturbine;combinedcycleunit;thermalpowerplant;energy-savingmeasure 0引言 张家港华兴电力有限公司2套燃气一蒸汽联合 循环发电机组是国家"西气东输"工程的配套项目. 项目引进美国GE公司S109FA单轴联合循环发电机 组,以清洁能源天然气为发电燃料,具有节能,环 保,高效,自动化程度高,启停快,调峰性能好等 诸多优点.机组于2004年5月18日开工建设,1, 2号机组分别于2005年6月27日,2006年1月14 日投产发电,机组投入运行至今运行状况良好.为 响应国家节能减排的号召,进一步挖掘机组的节能 潜力[1_"],在运行方式和设备管理等方面采取了优化 收稿日期:2011-03—30 圈??_ 运行,加强设备运行维护与管理和进行设备改造等 多项措施,取得了良好的节能效果和经济效益.由 于之前国内尚无同类型燃气机组的运行和检修经验, 需要在实践中不断探索.本文将介绍机组在运行和 设备改造与管理方面所采取的措施和取得的效果, 以供交流探讨. 1机组概况 S109FA—SS燃气一蒸汽联合循环机组,主设备 包括PG9351FA型燃机,D10型蒸汽轮机,390H型 发电机以及自然循环,无补燃,三压再热型余热锅 第6期陆必春:燃气轮饥电厂节能降耗综合措施及效益分析节能与环保e 炉.燃机,蒸汽轮机和发电机为美国GE公司产品, 余热锅炉由杭州锅炉厂引进美国NootEriksen公司 技术制造. 燃气轮机的工作介质是压缩空:和高温燃气, 压气机从大气中吸入空气,并把空气压缩到一定压 力,然后送往燃烧室与喷入的燃料混合,燃烧,形 成高温,高压燃气.然后经燃气轮机喷嘴和动叶逐 级膨胀做功,推动燃气轮机转子带动压气机一起旋 转,从而把燃料中的化学能部分地转变为机械能. 燃机做功后的排气引入余热锅炉对其余热进行回收 利用,由余热锅炉产生的蒸汽推动}气轮机做功.由 于燃气机组具有启停快的特点,正伟情况下作为调 峰机组使用,GE公司规范标准工况T燃机输出功率 为255.6Mw,汽轮机额定功率为14lMw,发电机 额定功率为397.8Mw.机组热态启J时,从启动到 带额定负荷需耗时70rain,燃机热效率为36.9%,联 合循环机组热效率为56.7%,厂用电率为2%.燃机 检修工作依据燃机启停次数和运行/J,时数等进行设 备检修和Et常维护. 2优化运行方式与检修管理等措施及效果 对于参与调峰和经常启停的燃气轮机发电机组 来说,运行方式的优化对降低能耗起着至关重要的 作用. 2.1优化启停操作 燃气轮机频繁启停,且运行方式多以两班制启 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负荷,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出力.由于 热态启停占燃气轮机启停方式的80%以上,充分进 行热态启动方式的优化有利于燃气轮机节能降耗. 热态启动方式的节能潜力主要在汽轮机高压系统的 疏水和暖管. 华兴电力有限公司在进行机组热态启动操作优 化前的状况是:从并网至高压缸满足进汽条件的时 问偏长,大约需要55rain,极大地影响了整机的热 效率,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,针对两班制热态启动的现 状,在现有操作系统基础上进行了两班制启停优化, 达到了预期效果,具体实施 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 如下: (1)停机后加强对锅炉的主,再热蒸汽管道的 保温保压,关闭该管道系统相关所有阀门,并加强 对主,再热蒸汽的压力进行监视及分析,提高开机 时的启动速度. (2)启机过程中当汽轮机侧高压旁路门自动开 至60%时切手动,提高机侧主蒸汽压力,增加高压 主蒸汽阀前疏水量. (3)启机过程中关闭锅炉侧高压疏水门,在汽 轮机高压旁路门开启后将高压疏水门投入自动. (4)当高压旁路温度测点温度高于汽轮机侧主 蒸汽阀前温度l0cjC时,开启MKVI操作界面上汽轮 机侧主蒸汽阀前疏水门对主蒸汽阀门附近的管道进 行暖管. (5)在满足GE公司规定的高压进汽参数前提 下,以高压主蒸汽温度低于高压缸温5?时就开始 进汽的高压缸进汽方式. 上述措施实施后效果: (1)缩短并网至高压缸进汽的时间.优化操作 前,机组并网至高压缸进汽时间约55rain,优化后 缩短至40rain,缩短了机组从启动到进入联合循环 的时间,提高了机组热效率. (2)延长了高压蒸汽管道的使用寿命.减少了 机组启动过程中锅炉侧及汽机侧高压蒸汽管道的交 变应力. (3)提高了企业的经济效益.按燃机电厂210 次/年热态启动计算,启动操作优化后每年可为公司 带来约864万元的利润. 2.2优化运行 2.2.1优化整机协调运行 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)运行部每日就燃气部门批准的燃气量及时 与省电力调度部门进行沟通,合理安排燃机的运行 方式. (2)根据燃机特点,计划经营部每日做好天然 气的供应与发电量的协调]一作,尽可能做到机组运 ?_一口 节能与环保能源技术锃济第23卷 行期间高效,稳发. (3)当值值长根据当日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, 尽可能提高燃机出力,提高机组的负荷率. 2.2.2优化辅机的运行方式 (1)给水调节方式的调整.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给水 泵勺管双重调节,这种调节方式节流损失大,因 此改为给水调节门全开,只采用给水泵勺管自动 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流下降了5—8A,2 台给水泵按年运行3200h计算,年可节省厂用电3o 万kW?h. (2)开式循环冷却水泵运行状态的调整.当闭 式循环冷却水系统冷却水温低于30?时则停用开 式循环冷却水泵,大大提高了该泵的使用寿命,并 且节省了厂用电量,仅此一项全年节省厂用电约33 万kW?h. (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2台循环水泵电机改成低 速运行,如每年10月中旬随着气温下降,凝汽器真 空高于94kPa时,将2台循环水泵电机均改为低速 运行方式;?根据机组负荷状况,环境温度以及汽 轮机低压缸排汽绝对压力合理安排循环水泵运行台 数,如负荷在280MW以下时,MKVI操作界面上机 组低压缸排汽绝对压力低于8.7kPa(65mmHg),环 境温度低于25?时,每台机组保持1台循环水泵运 行方式;?机组停机后及时改投功率小的停机辅助 循环水泵;?环境温度低于25?以下时,将停运机 组的停机辅助循环水泵,开启停机辅助循环水泵联 络门,由相邻机组提供停运期间的循环冷却水,从而节省厂用电,仅此年节电约50万kW?h. (4)调节电气系统的运行方式.机组预计停运 超过3天,将停运机组的主变和高压厂用变压器, 减少机组停运期间的下网电量和厂用电. (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 ?圜??一 定,提高辅助设备负荷率,避免出现"大马拉小车" 的情况,机组启停过程中,合理安排辅机的启停, 降低厂用电率. 2.2.3优化运行管理 (1)各岗位运行人员,积极检查所属设备,消 灭"跑,冒,滴,漏"及设备内漏现象,发现异常 情况,及时通知设备管理部进行处理,对于二类缺 陷根据情况尽快安排停机处理. (2)深入开展对标管理,推进节能对标工作. 电厂结合电力生产特点,突出抓好能耗指标对标管 理,对照国内同类型发电机组企业的先进指标(主 要是供电煤耗,厂用电率,补水率等能耗指标),比 较优缺,查找差距,严格执行照明,管道风机,空 调的运行管理规定,将对标管理工作落实到各部门, 各阶段,促进能耗指标向最高水平靠拢. (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. 2.3优化检修管理 ,冒,滴, 加强设备维护管理,努力杜绝"跑 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)做好机组的集中消缺,维护工作,确保机 组运行在最佳状态.定期开展的具体工作主要有: ?清洗全厂板式冷却器,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,提高 冷却效果;?加强凝汽器钢管检查,防止发生腐蚀 结垢;?对生产现场的"跑,冒,滴,漏"情况进 行全面排查,及时安排消缺;?根据燃气轮机运行 小时数,利用机组停机机会,对燃气轮机压气机喇 叭口进行人工清洗,对压气机安排离线或在线水洗, 更换压气机人口滤芯,以提高机组出力和热效率. (2)开展节能检查与评价活动,分析存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,挖掘节能潜力并下达整改计划,其中对重要能 源计量 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 计如天然气调压站流量计进行检查,校验. (3)倡导"绿色检修",在检修中讲环保,比节 能,保安全,践行绿色发展理念,杜绝漏汽,漏水, 漏油的"三漏"现象,力求做到"安全环保搞好检 修,节能减排增加效益". 第6期陆必春:燃气轮机电厂节能降耗综合措施及效益分析节能与环保 3对设备进行技术改造 e 燃气一蒸汽联合循环电厂虽然具有能耗低,启 停迅速的优点,但由于频繁调峰,辅助设备耗能增 加,设备老化加剧,因此必须适时对设备进行改造 以降低辅机能耗,适应电力市场激烈竞争的需要. 3.1补水泵,凝结水泵电机变频改造 3.1.1补水泵变频改造 华兴电力有限公司取水点来自距厂区3.5km处 的一千河,有3台160kW的补水泵,运行方式是1 运2备,将其中一台补水泵改为变频调节控制,以 达到控制补水沉淀池水位在正常水平,减少泵的启 停次数,延长设备使用寿命的目的.改造后电流基 本运行在100A,节电效果平均达到50%左右,每天 按运行12h计算,年节电可达5O万kW?h. 3.1.2凝结水泵变频改造 该厂2台机组每台配置2台互为备用的凝结水 泵,电机功率500kW,流量调节采用传统的阀f-iN 节方式,因而存在以下弊端:?节济损失大,能量 浪费严重;?机组调峰时凝结水泵运行效率大幅度 降低,调节频繁易导致阀门和执行机构损坏,设备 维护量大;?电机工频启动对电网和电机本体造成 较大冲击;?自动化程度低,控制精度差.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"现象以及停运 期间因凝汽器热负荷较少,凝结水乏功率较大,消 耗厂用电较多现象.改造为变频凝兰与水泵后,停机 时采用停机辅助凝结水泵取代凝结<泵运行,年节 电约276万kW?h. 3.2循环水泵电机双速改造 该厂2台390Mw燃机机组各云装2台循环水 泵,电机功率为900kW,额定转速424r/min,运行 方式是1运1备,夏季根据真空情况采用2台运行, 循环水泵电机始终在额定转速下运行.冬季运行工 况下,由于循环水温较低,凝汽器真空经常在96kPa 以上,过高的真空并未有效地提高燃机出力,同时, 机组停机后循环水泵仍需运行一段时间,过大的冷 却水量也会造成循环水泵电耗的增加.在不同环境 温度下,单台循环水泵电机输出功率变化不大,而 真空相差较多.针对这种情况对循环水泵的电机进 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14/16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371r/rain,较改造前降低53r/rain.在冬季及气温较低的季节,可采用循环水泵低速运行方 式.在机组两班制停机期间,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.仅此一项改造就给企业 带来年节电约36万kW?h的效益. 3.3管道疏水扩容器改造 由于燃机启动频繁,在原管道疏水扩容器将疏 水通过疏水U形管回收至凝汽器时,常发生凝汽器 真空降低的现象.如果每次启停中大量疏水排至管 道疏水扩容器后不予回收,则严重影响补水率,不 利于节能.根据节能降耗及对标管理要求,对管道 疏水扩容器进行了改造,采用了真空扩容器,即将 管道疏水扩容器顶部排大气管接至凝汽器汽侧,运 行时管道疏水扩容器内为负压状态,实现疏水回收, 降低补水率.管道扩容器改造采用其顶部排汽管改 接凝汽器,下部排水管直接接至凝汽器热井,不经 过疏水u形管,实现疏水回收,原疏水u形管两端 堵板封闭.从电厂的实践情况来看,管道疏水扩容 器改造后可缩短机组主蒸汽疏水暖管的时间,补水 率下降约0.3%,减少了发电成本,凝汽器运行稳定, 完全能够满足运行需要. 4结语 电厂采取运行优化,设备管理及设备改造等措 施取得了明显的经济效益和减排效果.实施改造累 计投资约250万元,电厂全年节省厂用电约500万 kW?h,节约的天然气相当于标准煤约7000t,节约 除盐水约10000t.如上网电价按0.56元/(kW?h), 标准煤价格按900元/t,除盐水按5元/t计算,总收 益为915万元,运行4个月左右即可回收投资成本. 同时采用启动优化措施,每年可以获得864万元的 f下转第51页) _?一口 第6期梁金明等:锅炉瞳I转式空气预热器漏风原因分析及改造节能与环保e 号机组并网后的2010年8—10月,一次风机,送风 机,引风机的厂用电率较上年同期下洚0.187%,3 个月节约厂用电约81万kW?h,按上网电价0.35元/ (kW?h)计算,相当于获得了27.5万元的收益,取 得了显着的经济效益. 6结语 回转式空气预热器的漏风率大是该类空气预热 器普遍存在的问题.设备运行状况不同,漏风的原 因也不同.如何减少漏风应是火力发电厂不断探索 并加以解决的问题,大唐太原第二热电厂通过几年 的检修实践,采取了加强检修和设备改造的措施, 取得了显着的成效,这些经验可为同类设备的其 他电厂提供参考. 参考文献: [1]莫乐明.未阳电厂??l机低压缸通流部分改造鳕济效益分析【J]电力 技术经济,1998,10(5):4143. 【5】许飞跃斗继红,刘永红,等600MW'火电机组静电除尘器节能技术 改造[J]_电力技术经济,2009,21(4):51—54. 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