唐素景

（晉能電力集團有限公司嘉節(jié)燃氣熱電分公司，山西太原030032）

0 引言

目前，北方城市為保障冬季采暖供熱、同時減少供熱帶來的環(huán)保問題，大部分會選擇投資建設燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組項目。太原市建成了全國首臺燃氣空冷機組，規(guī)模為燃氣輪發(fā)電機組2×298 MW+蒸汽輪發(fā)電機組1×264 MW，總裝機容量達到860 MW。某公司承擔了太原市南部地區(qū)約1 400萬m2集中供熱面積的供熱任務，在該類型機組建成后，一般會采用不同的技改方案進行節(jié)能增效改造。

目前主要有下面這些改造方法：

（1）有的電廠針對燃機電廠的節(jié)能優(yōu)化調度采用了等微增率法[1]，將國內兩臺典型燃氣輪機機組在考慮不同環(huán)境溫度條件下進行了分析，該結果對于指導燃機電廠的優(yōu)化運行具有重要的參考價值；

（2）也有電廠對4臺凝結水泵電機進行變頻改造[2]，采用一拖一方案，通過降低電動機的轉速來降低水泵揚程，消除水泵出口調節(jié)閥的節(jié)流損失，提高了經濟效益，達到了節(jié)能效果；

（3）還有針對西門子系統(tǒng)提出了液壓間隙優(yōu)化系統(tǒng)改造[3]，對燃機效率和負荷均具有明顯的提升效果；

（4）為解決某9E燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電廠油改氣后余熱鍋爐排煙溫度偏高的問題[4]，通過對各關鍵環(huán)節(jié)的優(yōu)化設計，提出增設凝結水加熱器系統(tǒng)的技術方案；

（5）還有諸如根據(jù)6FA型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的生產實際[5]，論證了6FA型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組主、輔機設備運行方式優(yōu)化、節(jié)能改造及加強管理對獲得節(jié)能效果、降低運營成本的重要作用，總結了6FA型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在節(jié)能降耗上具有廣泛適用性的技術和經驗。

1 燃料加熱器原配置造成的危害

一般每臺燃機設有一套燃料加熱器（Fuel Gas Heater，F(xiàn)GH），用它將燃氣加熱到需要的溫度后供給燃機，預熱后的燃氣有助于燃料的燃燒和平均吸熱溫度的提高，最終達到提高效率的目的。燃氣溫度太低時，不僅降低了燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的經濟性，而且會使燃機燃燒變得不穩(wěn)定，NOx的排放增大；燃氣溫度太高時，雖然聯(lián)合循環(huán)的經濟性變好了，但NOx的排放同樣會大大增加，這與燃機的低氮燃燒背道而馳，故一般會配置FGH。但由于該項目只采用了一種加熱裝置，會造成下述危害：

（1）FGH泄壓閥雖然已經動作開啟，但FGH仍然處于超壓狀況（給水泵中間抽頭壓力9.6 MPa，F(xiàn)GH前壓力8.5 MPa），可能造成FGH泄漏不能正常運行，一旦FGH停運，燃氣溫度只有20～30℃，根據(jù)燃機制造商的要求，此種工況下燃機根本不能正常帶負荷，只能停運進行FGH維修，在供熱期還會由于不能正常供熱造成不良的社會影響。

（2）FGH泄壓閥一直處于開啟狀態(tài)，將大量中壓給水排掉，每小時排水量25～30 t，不僅造成了工質、能量的浪費，長此以往還可能造成機組補水困難，機組也可能被迫停運；泄壓閥長時間的動作還會造成泄壓閥本身損壞。

（3）FGH泄壓閥處于開啟狀態(tài)時，大量的中壓給水未能加熱燃氣，使燃氣溫度降低較多，造成燃氣機組RB動作快減負荷，且燃機燃燒不穩(wěn)定。

2 改造方案

方案一是將現(xiàn)有8 MPa的FGH更換為壓力10 MPa的FGH，造價太高，工期長，此種方法不可取。

方案二是將給水泵改為兩個泵均變頻運行，也存在投資大的弊端，且現(xiàn)場已無變頻設備的安裝位置，也不可取。

故采取下述方案三：在FGH泄壓閥前增加一電動調節(jié)閥及變送器，當給水泵變頻運行時新增電動調閥保持全開狀態(tài)，流量滿足各種工況，同時壓力損失＜0.2 MPa，與改造前運行方式相同。當給水泵工頻運行時，中間抽頭壓力升高，新增氣動調節(jié)閥立即關閉50%左右，壓力降低2 MPa左右，保證閥后壓力明顯小于8 MPa，加熱燃氣用的中壓給水流量仍由氣動調節(jié)閥及時調整，維持燃氣溫度在200℃左右；閥后壓力信號采集后，用來控制新增閥門開度。新增閥門可在就地通過手輪手動操作，閥門有三斷保位功能。

FGH系統(tǒng)改造后，在燃機不同負荷下進行了給水泵變頻切為工頻運行的試驗。在燃機負荷為150 MW時，給水泵變頻切換為工頻后，F(xiàn)GH入口水壓由給水泵中間抽頭壓力9.2 MPa降為7.15 MPa，燃氣溫度為199℃，如表1所示；在燃機負荷為250 MW時，F(xiàn)GH入口壓力由給水泵中間抽頭壓力9.6 MPa降為7.45 MPa，燃氣溫度為198℃，如表2所示。

表1 燃機150 MW負荷試驗

表2 燃機250 MW負荷試驗

3 結語

通過上述試驗可以看出，改造后的FGH防超壓系統(tǒng)既保證了給水泵工頻運行時FGH不超壓，又同時保證了給水泵工頻運行時中壓汽包水位和FGH加熱燃氣溫度均正常，確保了燃機安全、環(huán)保、經濟、穩(wěn)定運行。

[1]王惠杰，李鑫鑫，范志愿.考慮環(huán)境條件的燃機-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組節(jié)能優(yōu)化調度[J].汽輪機技術，2016，58（1）：47-49.

[2]易文平.9E燃機電廠凝結水泵變頻器節(jié)能改造[J].科學與財富，2016（9）：205-206.

[3]李騰，邢棟.燃機液壓間隙優(yōu)化系統(tǒng)的原理及應用[J].節(jié)能技術，2016，34（5）：436-439.

[4]光旭，林俊光，田家平，等.9E燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電廠余熱鍋爐深度節(jié)能技術改造[J].燃氣輪機技術，2015，28（4）：66-68.

[5]鄭德國.6FA型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組節(jié)能增效的探索[J].工程技術（全文版），2016（12）：250.