趙艷飛

（浙江大唐國際江山新城熱電有限責(zé)任公司，浙江 江山 324100）

6FA型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組節(jié)能增效措施的應(yīng)用

趙艷飛

（浙江大唐國際江山新城熱電有限責(zé)任公司，浙江 江山 324100）

通過對6FA型燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟停操作優(yōu)化、輔機(jī)操作優(yōu)化、運(yùn)行方式優(yōu)化、節(jié)能改造等方面節(jié)能增效措施的應(yīng)用，減少企業(yè)外購電量、節(jié)約天然氣、減少啟動(dòng)廠用電，達(dá)到了預(yù)期的效果。

6FA聯(lián)合循環(huán)；熱態(tài)啟動(dòng)；啟停優(yōu)化；節(jié)能

0 引言

PG6111FA型多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組之一，由PG6111FA型燃?xì)廨啓C(jī)、雙壓抽汽單缸式汽輪機(jī)、雙壓帶自除氧、無補(bǔ)燃、臥式自然循環(huán)余熱鍋爐和空冷發(fā)電機(jī)組成。GE公司6FA型燃機(jī)是目前國內(nèi)容量占比最小、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最為欠缺的機(jī)組，燃機(jī)簡單循環(huán)出力為73.1 MW，聯(lián)合循環(huán)出力為115 MW，該型機(jī)組具有安裝靈活、效率高、啟?？臁⑴欧诺?、運(yùn)行靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛運(yùn)用于熱電廠。

大唐江山新城熱電廠建設(shè)2套燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，全廠配置為：2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)、2臺(tái)燃機(jī)發(fā)電機(jī)、2臺(tái)余熱鍋爐、2臺(tái)供熱蒸汽輪機(jī)和2臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，以及相應(yīng)配套設(shè)施。余熱鍋爐采用東方日立鍋爐廠生產(chǎn)的雙壓帶自除氧、無補(bǔ)燃、臥式自然循環(huán)余熱鍋爐，露天布置。燃?xì)廨啓C(jī)為GE公司PG6111FA型燃機(jī)。汽輪機(jī)設(shè)備由哈爾濱汽輪機(jī)廠制造，為雙壓、單缸、沖動(dòng)、抽汽、凝汽式汽輪機(jī)，型號為LC28/N38-5.20/0.55/ 1.60/537/254型。2013年5月15日機(jī)組通過滿負(fù)荷試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“一日四投”，為促進(jìn)浙江省地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、打造衢州綠色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)做出了貢獻(xiàn)。

江山熱電廠通過投產(chǎn)以來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在6FA型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組節(jié)能增效工作方面取得了一定的成績，本文結(jié)合實(shí)例進(jìn)行介紹，供其他燃機(jī)同行借鑒參考。

1 優(yōu)化機(jī)組啟停、降低機(jī)組能耗水平

1.1 燃機(jī)啟動(dòng)優(yōu)化

考慮汽輪機(jī)的沖轉(zhuǎn)需求，初負(fù)荷在10 MW左右時(shí)燃機(jī)排煙溫度基本為530℃，考慮余熱鍋爐的換熱效率，不投入減溫水時(shí)高壓主汽溫度就能達(dá)到500℃，而晝啟夜停方式下的汽輪機(jī)缸溫此時(shí)約為490℃，蒸汽溫度符合沖轉(zhuǎn)要求，因此，把握燃機(jī)低負(fù)荷時(shí)機(jī)，快速調(diào)整蒸汽參數(shù)滿足汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)條件，成為機(jī)組啟動(dòng)過程中節(jié)能的關(guān)鍵。

1.2 鍋爐、汽輪機(jī)溫/熱態(tài)啟動(dòng)優(yōu)化

汽輪機(jī)因受沖轉(zhuǎn)速率、脹差等的限制，成為影響聯(lián)合循環(huán)機(jī)組快速帶負(fù)荷的瓶頸，此種情況對6FA型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)分軸機(jī)組的影響更為明顯，其汽輪機(jī)軸封汽源由單一主蒸汽提供，因此在燃機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷之前就應(yīng)進(jìn)行軸封暖管、凝汽器抽真空等操作，減少燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，使汽輪機(jī)盡快沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)，聯(lián)合循環(huán)出力到滿負(fù)荷，提高聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)過程的經(jīng)濟(jì)性。

鑒于目前聯(lián)合循環(huán)機(jī)組采用晝啟夜停的運(yùn)行方式，采取以下優(yōu)化措施：在停機(jī)后將鍋爐煙囪擋板關(guān)閉，高/低壓汽包水位調(diào)至高位，鍋爐側(cè)執(zhí)行保溫保壓操作；確保高壓蒸汽壓力為3～4 MPa，以滿足汽輪機(jī)軸封暖管需求。一般在燃機(jī)降速點(diǎn)火前開啟軸封供汽暖管，利用上次停機(jī)后鍋爐的蓄熱完成汽輪機(jī)熱態(tài)投軸封、抽真空操作，進(jìn)而開啟蒸汽旁路，調(diào)整蒸汽參數(shù)準(zhǔn)備汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的快速啟動(dòng)。

軸封系統(tǒng)啟動(dòng)優(yōu)化后，均壓箱溫度上升速度大幅提高，使得啟機(jī)均壓箱暖管時(shí)間縮短，沖轉(zhuǎn)及并網(wǎng)時(shí)間提前；啟動(dòng)過程中，從燃機(jī)發(fā)啟動(dòng)指令到機(jī)組滿負(fù)荷期間，天然氣使用量由11.7 km3下降至10.8 km3，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下啟機(jī)氣耗率由0.369 4 m3/kWh下降至0.332 7 m3/kWh，節(jié)約天然氣0.9 km3，節(jié)省廠用電469 kWh。

1.3 停機(jī)過程優(yōu)化

停機(jī)過程中采用燃機(jī)發(fā)停機(jī)指令，汽輪機(jī)設(shè)定50%負(fù)荷，燃機(jī)、汽輪機(jī)同步降低負(fù)荷，待燃機(jī)負(fù)荷降至17 MW時(shí)，因燃機(jī)排煙溫度下降，主汽溫才開始出現(xiàn)明顯下降，汽輪機(jī)發(fā)自動(dòng)停機(jī)指令，可保證汽輪機(jī)比燃機(jī)晚約2 min解列，此方案可以在多發(fā)電的同時(shí)，縮短停機(jī)過程中因主汽溫度下降造成汽輪機(jī)缸體冷卻的時(shí)間。

2 優(yōu)化輔助設(shè)備啟停時(shí)間、降低廠用電量

2.1 凝結(jié)水泵啟停

考慮在投軸封供汽前并不需要投軸封加熱器，且鍋爐高、低壓汽包都沒有上水要求，選擇在軸封系統(tǒng)投運(yùn)、開始有軸封回汽前啟動(dòng)凝結(jié)水泵，且啟動(dòng)后盡量減少凝結(jié)水再循環(huán)流量，以減小凝結(jié)水泵電流，降低廠用電率。

2.2 循環(huán)水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的啟停

在機(jī)組啟動(dòng)過程中，燃機(jī)發(fā)啟動(dòng)指令，點(diǎn)火前暫不啟動(dòng)循環(huán)水泵，而是啟動(dòng)輔助冷卻水泵保持循環(huán)水小流量通水，待點(diǎn)火后隨著燃機(jī)側(cè)熱負(fù)荷增加再切換為循環(huán)水泵運(yùn)行。燃機(jī)全速并網(wǎng)后，啟動(dòng)第一臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)（變頻）并逐步轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，待大量蒸汽進(jìn)入凝汽器后，根據(jù)循環(huán)水溫度上升幅度再啟動(dòng)第二臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)（工頻）。汽輪機(jī)并網(wǎng)帶高負(fù)荷后，視真空情況啟動(dòng)第二臺(tái)循環(huán)水泵（考慮最佳真空）。正常運(yùn)行中采用兩機(jī)三泵四水塔運(yùn)行方式。準(zhǔn)備停機(jī)時(shí)，燃機(jī)負(fù)荷降低至20 MW時(shí)即可逐步退出冷卻塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行，燃機(jī)解列2 min后熄火，循環(huán)水系統(tǒng)切換至輔助冷卻水泵運(yùn)行，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到零、真空到零再停軸封，輔機(jī)部分操作結(jié)束。

2.3 停機(jī)后的高/低壓汽包水位控制

汽輪機(jī)解列后，將高/低壓汽包水位升至高二值可見水位后，盡快停運(yùn)高壓給水泵和凝結(jié)水泵，關(guān)閉鍋爐煙囪擋板以保溫保壓，這樣既可以保證在第二天熱態(tài)啟動(dòng)前鍋爐滿足啟動(dòng)水位，又可推遲給水泵啟動(dòng)時(shí)間，減少啟動(dòng)過程中輔機(jī)的廠用電。

3 優(yōu)化主變壓器運(yùn)行方式

6FA型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組采用多軸布置，機(jī)組解列采用發(fā)電機(jī)出口斷路器，一般主變壓器采用三卷變壓器，升壓后經(jīng)220 kV線路送出。江山熱電廠1號、2號聯(lián)合循環(huán)機(jī)組升壓站為220 kV雙母線接線，每套機(jī)組設(shè)置1段6 kV工作母線，正常運(yùn)行時(shí)廠用電母線由高壓廠用變壓器接帶，01號備用變壓器為雙機(jī)的備用電源，正常情況下1號、2號主變壓器帶電運(yùn)行，01號備用變壓器為空充狀態(tài)。

機(jī)組停備后，主變壓器通過高壓廠用變壓器供廠用電，由于主變壓器容量較大，損耗也較大。若廠用電由備用變壓器接帶，根據(jù)電網(wǎng)對母線接地點(diǎn)的要求，可以停備1臺(tái)主變壓器，以減少主變壓器損耗，單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下可增加上網(wǎng)電量，雙機(jī)停備情況下可以減少外購電量，節(jié)電效果顯著。不考慮主變壓器負(fù)載損耗和啟動(dòng)備用變壓器帶電后的負(fù)載損耗增加等疊加因素的影響，單純考慮主變壓器退出運(yùn)行時(shí)的空載損耗，日節(jié)電可達(dá)約1 922.4 kWh?？紤]到目前浙江省內(nèi)燃機(jī)均為調(diào)峰運(yùn)行狀態(tài)，6FA型機(jī)組年下發(fā)利用小時(shí)數(shù)為1 000 h，機(jī)組停備后優(yōu)化主變壓器運(yùn)行方式，按照機(jī)組運(yùn)行100天考慮，年節(jié)電量可達(dá)480 600 kWh，折合經(jīng)濟(jì)效益約34萬元。

4 節(jié)能降耗技改優(yōu)化

4.1 太陽能熱水項(xiàng)目

原設(shè)計(jì)中，生活區(qū)熱水系統(tǒng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)由機(jī)組抽氣供熱系統(tǒng)接帶，機(jī)組停備狀態(tài)由電鍋爐接帶，單臺(tái)電鍋爐供生活熱水日耗電量約2 000 kWh，按照目前的利用情況，生活熱水年耗電量640 000 kWh。為此提出了太陽能改造項(xiàng)目，總投資27萬元，日均節(jié)電量約1 400 kWh，不考慮機(jī)組運(yùn)行期間的汽水損耗，年節(jié)電量為 448 000 kWh，折合經(jīng)濟(jì)效益約32萬元，投運(yùn)1年即可收回投資，節(jié)能潛力巨大。

4.2 小閉式冷卻水泵改造

原設(shè)計(jì)由閉式冷卻水泵為機(jī)組輔機(jī)、燃機(jī)、空壓機(jī)等提供冷卻水，但閉式冷卻水泵功率和損耗偏大，為此提出了增加小閉式冷卻水泵的改造方案。改造后，由小閉式冷卻水泵在機(jī)組停備期間單獨(dú)接帶空壓機(jī)冷卻水，按年運(yùn)行200天計(jì)算，年節(jié)電量達(dá)696 000 kWh，折合經(jīng)濟(jì)效益約47萬元。

5 結(jié)語

江山熱電廠積極摸索和挖掘6FA型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組節(jié)能增效方面的措施和潛力，通過優(yōu)化機(jī)組/輔機(jī)啟停方式、利用余熱鍋爐蓄熱能力、優(yōu)化主變壓器運(yùn)行方式、節(jié)能技改等措施，年綜合增效約441萬元，節(jié)能增效效果明顯。

[1]周伊明.電力行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2]陳堅(jiān)紅，顧正皓，張夢可，等.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的汽輪機(jī)啟動(dòng)過程優(yōu)化[J].浙江電力，2014，33（10）:40-44.

（本文編輯：徐 晗）

Application of Energy-saving and Efficiency Improvement Measures for 6FA Gas-Steam Combined Cycle Units

ZHAO Yanfei
（Zhejiang Datang International Jiangshan Xingcheng Thermal Power Generation Company Limited，Jiangshan Zhejiang 324100，China）

By optimization of startup/shutdown operation of 6FA gas-steam combined cycle units，optimization of manipulation and operation mode of auxiliary units，technical transformation of energy saving and so forth，outsourced electricity is reduced，natural gas is saved，auxiliary power for startup is less used and power generation is improved.Therefore，favorable result is achieved as expected.

6FA combined cycle；thermal startup；optimization of startup and shutdown；energy saving

TK477

B

1007-1881（2015）02-0037-03

2014-12-04

趙艷飛（1981），男，工程師，現(xiàn)從事燃機(jī)電廠運(yùn)行管理工作。