9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置節(jié)能運行分析

陳龍

摘 要：文章主要分析了9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置系統(tǒng)的使用情況，探討節(jié)能減排的重要性，并通過對此裝置節(jié)能影響因素的分析，旨在建立完善的節(jié)能裝置運行體系，從而更好地提高發(fā)電裝置的運行效果。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排;發(fā)電裝置;聯(lián)合循環(huán)

中圖分類號：TM611 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）07-085-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.042

1 發(fā)電裝置運行分析

在資源可持續(xù)發(fā)展的趨勢下，我國將天然氣作為發(fā)展重點之一，然而，在汽輪發(fā)電廠的發(fā)展歷程中，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組主要用于調(diào)峰和應(yīng)急調(diào)節(jié)，這將使機組長期處于頻繁啟停狀態(tài)，所有裝置均受天然氣整體價格波動影響，可能需要增加裝置費用，不能符合行業(yè)經(jīng)濟運行的需要。采用9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，則能夠集中體現(xiàn)節(jié)能的理念[1]。通過機組裝置的優(yōu)化調(diào)整和對裝置使用時間的把控，可以提高裝置運行的穩(wěn)定程度和經(jīng)濟性程度，以符合行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最低要求。

9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠是燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠。機組聯(lián)合循環(huán)時，燃氣輪機進口溫度應(yīng)保持在1 000℃以上，燃氣輪機排氣溫度控制在500℃以上，最終達到使用該裝置的目的。由于聯(lián)合循環(huán)機組其熱效率較高，能量轉(zhuǎn)換的熱能應(yīng)該在最大程度上被合理利用。例如，在裝置的使用中，要根據(jù)具體工藝要求設(shè)置裝置的節(jié)能和參數(shù)，從而達到燃機聯(lián)合循環(huán)的目標。

2 裝置節(jié)能影響因素

2.1 設(shè)置使用前的影響因素

憑借9E聯(lián)合循環(huán)電廠的工作基本情況，得出機組的開始速率與汽輪機的高壓溫度有關(guān)的結(jié)論。在裝置的運行過程中，應(yīng)調(diào)整停機天數(shù)或汽輪機高壓內(nèi)缸溫度，以提高裝置的使用效果。發(fā)電系統(tǒng)的日運行時間也會對裝置產(chǎn)生影響，系統(tǒng)的負荷變化率是可變的，日常運行時間需要根據(jù)實際運行情況和裝置狀態(tài)確定，以免影響發(fā)電。

2.2 出力運行的影響因素

結(jié)合機組負荷工作結(jié)果，燃氣輪機效率較低。如果不能及時解決裝置調(diào)整方案，將降低聯(lián)合循環(huán)裝置的效率，不能符合高效利用發(fā)電裝置的需求。所以，在裝置發(fā)電調(diào)整中，應(yīng)重點關(guān)注部分負荷的運行情況，根據(jù)聯(lián)合循環(huán)裝置的使用情況，保證電站的穩(wěn)定運行，避免出力問題的影響。

2.3 水溫影響

對于大多數(shù)9E聯(lián)合循環(huán)電廠，需要采用常壓除氧器為裝置提供足夠的水溫，以完成除氧的最初目標。如果裝置水溫過高，則會降低吸熱。當溫度升高時，余熱鍋爐的使用效率將大大降低。當裝置系統(tǒng)水溫每上升1℃，聯(lián)合循環(huán)裝置的運行效率將降低0.1℃左右。

2.4 除鹽水耗影響

采用9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，既能保證鍋爐汽水的整體質(zhì)量，又能維持鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，使整個系統(tǒng)在適當?shù)臈l件下排出高壓汽包中的飽和水。在裝置維護協(xié)調(diào)過程中，鍋爐在啟動過程中溫度不斷升高，可保證鍋爐水在水位穩(wěn)定的情況下從汽包中排出，提高裝置的節(jié)能效果。所以，在電廠節(jié)能規(guī)定中，為了提高9E燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)的工作效率，有必要根據(jù)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的使用情況確定節(jié)能減排具體辦法，以提高裝置系統(tǒng)的工作效果。

3 裝置節(jié)能運行措施

3.1 燃氣渦輪發(fā)動機節(jié)能運用

在9E聯(lián)合循環(huán)電廠節(jié)能優(yōu)化中，有必要細化燃氣輪機節(jié)能應(yīng)用方案。第一，機組啟停燃料轉(zhuǎn)換。每天確定聯(lián)合循環(huán)機組的調(diào)峰方式，在不影響機組安全運行的前提下，優(yōu)化燃機天然氣切換方式，達到節(jié)能減排的目的。第二，調(diào)整機組啟動吹掃時間。通過對節(jié)能裝置使用情況的分析，在原裝置方案調(diào)整中，燃機啟動吹掃時間為9min 30s，在程序設(shè)置和改造的情況下，必須縮短燃機燃油吹掃時間，以保證機組裝置的安全。第三，在控制機組清洗時間的過程中，燃氣輪機的運行狀態(tài)顯著降低，從而影響燃氣輪機熱效應(yīng)的處理效果。

為避免上述問題，應(yīng)提高燃氣輪機的熱效率，提高燃氣輪機的試驗性能，為聯(lián)合9E循環(huán)電站的高效節(jié)能應(yīng)用提供支持。在分析裝置性能試驗結(jié)果時，裝置維修人員需要制定合理的調(diào)試方案，通過控制負荷下降率，符合裝置的經(jīng)濟性需求。

3.2 鍋爐節(jié)能運用

汽輪機、鍋爐部分輔機運行時，應(yīng)將水冷系統(tǒng)改為主循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。在以前的系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)鍋爐系統(tǒng)的高低壓向水泵供水，然后由高低壓循環(huán)泵和除氧循環(huán)泵輔助水冷系統(tǒng)，提高物料循環(huán)利用效果，減少水資源和相關(guān)能源的損失。在冷卻塔的運行中，經(jīng)過系統(tǒng)測試，能較好地節(jié)約能源，體現(xiàn)鍋爐和汽輪機的節(jié)能效果。

在高耗能低效輔機改造中，鍋爐低壓給水泵正常運行時，應(yīng)將泵出口壓力控制在1.8MPa，并根據(jù)低壓給水泵的運行特點，降低泵的離心狀態(tài)，從而達到節(jié)能的目的。當裝置系統(tǒng)停止運行時，小燃機冷卻水泵出口以接通狀態(tài)連續(xù)運行。如果不及時進行技術(shù)改造，將增加裝置的隱患，無法達到裝置的節(jié)能目的。通過系統(tǒng)裝置改造，機組夜間停止使用，燃機冷卻水泵處于連續(xù)冷卻狀態(tài)，可避免水溫或油溫波動，有效行之有效地延長裝置的整體工作年限，符合裝置的節(jié)能要求。

熱力裝置停機時的腐蝕作用與工作時相比要突出得多。經(jīng)常性地開關(guān)調(diào)峰機組，機組熱力設(shè)備的防腐效果更為突出。

為了避免在停機和維護時熱力裝置的蒸汽系統(tǒng)被腐蝕，應(yīng)當使用一些維護辦法。在日常環(huán)節(jié)的使用過程中，通常會出現(xiàn)耗能大、效果一般、使用繁瑣以及工作時長時間短等缺點。因此，使用余熱鍋爐啟動檢修與熱風(fēng)干燥設(shè)備檢修相統(tǒng)一的檢修策略，即鍋爐每月啟動檢修一次，在鍋爐壓力和排放后一周啟動熱風(fēng)干燥裝置，直至下一臺鍋爐啟動檢修。

熱風(fēng)干燥設(shè)備的功能是通過向系統(tǒng)輸送干燥潔凈的壓縮空氣來提高金屬表面的干燥程度，并將其表面覆蓋的一層水膜、沉淀物中的水分和金屬表面某些部位的水分吸入。與此同時，在框架中添加一定程度上的壓力能夠避免空氣進入的現(xiàn)象，從而實現(xiàn)緩蝕的最初目標。

3.2.1 具體操作

工作氣流從過熱裝置出口集箱添加壓縮后的空氣，從進口集箱、各疏水閥或低位疏水閥和底部疏水閥排出。壓縮后的空氣被添加進入鍋爐系統(tǒng)，從而和水的蒸發(fā)環(huán)節(jié)相統(tǒng)一，出現(xiàn)對流。保護期內(nèi)防止爐管外側(cè)對于壁面冷凝，經(jīng)過壓縮后的空氣的入口溫度需要接近爐管的外界環(huán)境溫度。若水汽系統(tǒng)中的空氣相對濕度達不到20%且維持一周以上，則可將干燥裝置的進出口裝置關(guān)閉，關(guān)閉空壓機，直到下一次熱風(fēng)干燥維護。

3.2.2 單臺機組簡單啟動維護

每月兩次消耗天然氣40 000m3，工業(yè)用水3 000t，脫鹽水300t，發(fā)電量40MWh。結(jié)合熱風(fēng)干燥設(shè)備的運行和維護，每月一次。熱風(fēng)機組每月三周耗電24h，平均每次耗電約3MWh。因此，組合檢修法不僅彌補了常規(guī)余熱鍋爐停堆保護手段的問題，而且具有運行靈活、檢修方便、能耗低等優(yōu)點。

3.3 改進燃氣渦輪發(fā)動機排水裝置

在調(diào)整系統(tǒng)裝置時，應(yīng)避免裝置頻繁啟動。根據(jù)余熱鍋爐系統(tǒng)的加熱和升壓情況，調(diào)整裝置的基本參數(shù)，達到鍋爐排污冷卻的目的。在優(yōu)化汽輪機疏水系統(tǒng)運行時，首先打開汽輪機高、低旁路閥。溫度上升到150℃之后，手動關(guān)閉系統(tǒng)裝置的輸氣閥，將汽輪機轉(zhuǎn)速調(diào)整至600轉(zhuǎn)/分，最后關(guān)閉系統(tǒng)裝置。

值得注意的是，當汽輪機負荷增加到負荷狀態(tài)的15%時，應(yīng)及時檢查汽輪機本體的排水狀態(tài)，以保持裝置的穩(wěn)定性，避免裝置的不合理使用。汽輪機高、低旁路閥系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)裝置運行計劃確定具體的污水冷卻方案，以提高排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。節(jié)能裝置改造中，根據(jù)裝置的維護管理現(xiàn)狀，適當提高機組熱效率，避免裝置污水冷卻過程中的能耗損失，提高工業(yè)循環(huán)水流量利用價值，為電站節(jié)能減排方案的實施提供參考。

3.4 循環(huán)水的合理利用

鍋爐以及燃氣渦輪發(fā)動機中的某些輔助裝置采用工業(yè)循環(huán)水冷卻的辦法，公用系統(tǒng)的化學(xué)給水泵和空壓機也采用工業(yè)水冷卻。在非機組運行期間，一些輔助設(shè)備還必須提供工業(yè)用水[2]。在工業(yè)循環(huán)水的使用中，余熱鍋爐和汽輪機是重要的工業(yè)循環(huán)裝置。機組運行階段，裝置維護調(diào)整人員根據(jù)工業(yè)運行情況確定工業(yè)用水系統(tǒng)防凍施工方案。為了保證工業(yè)水系統(tǒng)在冬季不結(jié)冰，工業(yè)水泵應(yīng)當在外界溫度二攝氏度左右情況下不間斷運行，從而實現(xiàn)對循環(huán)水的合理利用，促進水資源的節(jié)約，以實現(xiàn)整體的裝置運行節(jié)能性。

3.5 制定合理的裝置管理及日常維護辦法

如果機組的疏水閥、放空閥內(nèi)部發(fā)生泄漏，將降低裝置的有效使用效果。結(jié)合9E聯(lián)合循環(huán)電站的運行特點，當蒸汽通過過熱蒸汽泄漏回系統(tǒng)時，能夠更好地保證裝置的平穩(wěn)工作，降低閥門泄漏現(xiàn)象的發(fā)生概率。

4 結(jié)語

為提高9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的節(jié)能性，有必要根據(jù)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的使用情況確定節(jié)能減排方案，并通過一系列有針對性的措施，完善節(jié)能裝置管理機制，避免嚴重的機組損失，確保達到理想的節(jié)能優(yōu)化效果。在裝置維護過程中，裝置管理員需要根據(jù)9E聯(lián)合循環(huán)電廠的工作特性，細化燃氣渦輪發(fā)動機裝置的工作細則，以提高能源利用效率。

參考文獻

[1] 金元強.9E聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置節(jié)能運行的實踐研究[J].節(jié)能，2020，39（10）：30-31.

[2] 戴冰清.一種基于風(fēng)力發(fā)電與管道發(fā)電的循環(huán)型節(jié)能水塔裝置[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（6）：169-170.