江蘇華電通州熱電有限公司 劉 柳

某電廠使用的西門子V94.2（SGT5-2000E）型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組為雙軸布置，其配套的聯(lián)合循環(huán)汽機為上海汽輪廠生產(chǎn)，型號LZC83-7.9/1.3/0.57。汽輪機為次高壓、單缸、單軸、雙壓、無再熱、無回熱、抽汽凝汽式汽輪機。配套的余熱鍋爐是華西能源工業(yè)股份有限公司引進美國NOOTER/ERIKSEN 公司技術生產(chǎn)的型號為Q1903/546-236.2(59.6)-8.21(0.501)525(223.5)雙壓、無補燃、臥式、自然循環(huán)余熱鍋爐，余熱鍋爐額定蒸發(fā)量236 t/h。公司兩套聯(lián)合循環(huán)機組于2016年底雙投，運行至今情況良好。

聯(lián)合循環(huán)機組的燃氣輪機工作介質是壓縮空氣和高溫燃氣，壓氣機從大氣中吸入空氣，并把空氣壓縮到一定壓力，然后送往燃燒室與噴入的燃料混合、燃燒，形成高溫、高壓燃氣。然后經(jīng)燃氣輪機噴嘴和動葉逐級膨脹做功，推動燃氣輪機轉子帶動壓氣機一起旋轉，從而把燃料中的化學能部分地轉變?yōu)闄C械能。燃機做功后的排氣引入余熱鍋爐對其余熱進行回收利用，由余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽推動汽輪機做功[1]。由于燃氣機組具有啟停快的特點，正常情況下作為調(diào)峰機組使用，Siemens 公司規(guī)范標準工況下燃機輸出功率為166.2MW，汽輪機額定功率為83.727MW（純凝工況），64.945MW（供熱工況）[2]。機組熱態(tài)啟動時，從啟動到帶額定負荷需耗時約50min，燃機熱效率為34.62%，聯(lián)合循環(huán)機組熱效率為52%，綜合廠用電率為1.8%。燃機檢修工作依據(jù)燃機啟停次數(shù)和運行小時數(shù)綜合計算等效運行小時數(shù)（EOH）進行設備檢修和日常維護。

1 優(yōu)化運行措施

1.1 機組啟動階段使用新蒸汽直接供熱

在機組啟動過程中，自余熱鍋爐來高壓主蒸汽經(jīng)過高旁減溫減壓后排入凝汽器，以提高高壓主蒸汽溫度壓力與汽輪機缸溫匹配，且在汽機沖轉過程中，仍有大量的高壓主蒸汽經(jīng)過高旁排入凝汽器。直到汽機并網(wǎng)后，高旁完全關閉，高壓主蒸汽完全進入汽輪機做功。該部分蒸汽因品質高，需要通過降溫減壓器降溫后排入凝汽器，造成了大量工質浪費、熱量損失，且其參數(shù)完全滿足公司熱用戶的要求(供熱壓力：0.9MPa，供熱溫度290℃）。

電廠運行專業(yè)技術人員在完成計劃生產(chǎn)任務的同時積極探索燃機—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的創(chuàng)新運行模式，提出并實現(xiàn)了在頂峰機組啟動階段使用新汽直接供熱的方法，即機組啟動過程中將原先通過高旁進入凝汽器但達到供熱參數(shù)條件的蒸汽對外供熱，回收工質，同時提高運行供熱機組汽機功率，單次冷態(tài)啟動廢熱利用約78t，增加汽機發(fā)電量約1.59萬千瓦時，單次熱態(tài)啟動廢熱利用約18t，增加汽機發(fā)電量約0.49萬千瓦時；在不增加任何投資成本條件下年收益124萬元，具有較好的經(jīng)濟效益。這一方法在一段時間內(nèi)大大減輕了供熱機組的供熱壓力，提高了汽機負荷、增發(fā)了電量，在降低能源消耗的同時提高了燃機—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的發(fā)電效率。

1.2 汽機冷態(tài)啟動暖機方式優(yōu)化

根據(jù)調(diào)試時設定的暖機邏輯，電廠汽機暖機時間較長，整個冷態(tài)啟動過程時間大約在4～5個小時左右。長時間低速暖機經(jīng)濟性差且效果并不理想，低速暖機結束后升速過程中，汽機高壓缸溫屢次出現(xiàn)大幅下降的情況，給汽機安全運行帶來一定的安全隱患。電廠專業(yè)技術員通過與主機廠溝通，按照汽機說明書重新設置了全新的暖機方式線性函數(shù)。汽機按照全新暖機方式進行冷態(tài)啟動，新方式與原先冷態(tài)啟動過程相比，縮短了機組啟動時間110分鐘。減少了啟動期間所消耗的天然氣、降低了氣耗。

1.3 燃機罩殼風機運行優(yōu)化

罩殼風機是整個系統(tǒng)的動力輸出部分，可實現(xiàn)隔聲罩通風和降溫的功能，即使在比較低溫的環(huán)境溫度下，兩套機組燃機罩殼風機仍然長期保持兩臺風機連續(xù)運行，一臺風機備用。電廠專業(yè)技術人員深入研究，創(chuàng)新提出全新的罩殼風機運行方式控制策略。全新控制策略可根據(jù)環(huán)境溫度變化情況，在氣溫較低時實現(xiàn)單臺風機運行，兩臺風機備用，溫度高時兩臺風機運行，單臺風機備用的功能。既能滿足安全生產(chǎn)的需求，又能達到節(jié)能的效果。全新的罩殼風機控制方式投入使用后，每年可節(jié)約廠用電約30萬kWh，創(chuàng)造經(jīng)濟效益15萬元。

2 檢修維護措施

2.1 日常維護管理

加強設備日常維護管理，努力杜絕“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，使輔機系統(tǒng)處于良好的經(jīng)濟運行狀態(tài)。主要措施有：做好機組的集中消缺、維護工作，確保機組運行在最佳狀態(tài)；對生產(chǎn)現(xiàn)場的“跑、冒、滴、漏”情況進行全面排查，及時安排消缺；根據(jù)燃氣輪機運行小時數(shù)，利用機組停機機會，對燃氣輪機壓氣機喇叭口進行人工清洗，對壓氣機安排離線或在線水洗，更換壓氣機入口濾芯，以提高機組出力和熱效率；利用機組停機機會，對冷卻塔內(nèi)部噴淋裝置進行清理、除垢，提高冷卻效率。

2.2 機組檢修管理

加強設備年度檢修管理，修前針對機組進行運行情況分析，排查機組存在的影響機組能耗的缺陷，制定針對性的檢修方案并實施。通過機組檢修消除的影響能耗的重要缺陷有：

汽機開缸檢修發(fā)現(xiàn)高壓汽封Ⅱ后三道高壓汽封（蜂窩形式）徑向磨損嚴重，當汽機超過30%負荷時形成自密封時，汽機高壓汽封Ⅲ漏出的高壓蒸汽通過前汽封Ⅱ后三道高壓汽封及軸封汽管道進入軸封母管聯(lián)箱，磨損造成漏汽量大，導致軸封母管壓力升高，軸封溢流調(diào)開度增大，修前閥門度正常保持100%，造成工質及熱量的嚴重浪費。檢修后軸封溢流調(diào)同工況下開度減?。ㄐ藓蠡揪S持50%～60%），軸封母管壓力降低（修前33kPa，修后25kPa），減少了去凝汽器溢流量，降低損失。

膠球系統(tǒng)綜合治理，通過清除收球網(wǎng)板上殘留的膠球及管道口殘存膠球，對收球網(wǎng)板的積垢進行打磨清理，對網(wǎng)板兩側的死區(qū)加裝不銹鋼板進行過渡，防止膠球卡澀，對網(wǎng)板進行改造，加裝不銹鋼鋼絲網(wǎng)，對擾流板進行活絡，確保擾流板活動正常等措施，消除了膠球收球率長期偏低的問題，提高了凝汽器換熱效率；閥門內(nèi)漏綜合治理，修前針對汽水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏缺陷如高壓主汽疏水門、輔汽抽汽疏水門、供熱計量前疏水門、輔汽新汽調(diào)出后疏水門等閥門內(nèi)漏缺陷均在檢修中安排解體檢修或者更換處理，修后內(nèi)漏情況均已解決，針對機組凝結水系統(tǒng)內(nèi)漏閥門較多的問題進行針對性處理，修前已對內(nèi)漏閥門進行確認，修后內(nèi)漏情況大為改善；通過機組檢修，對閉冷水及真空泵冷卻水板式換熱器進行解體清理，提高冷卻效果；針對汽機凝汽器結垢嚴重問題，開展汽機凝汽器酸洗，利用機組檢修，加強凝汽器鋼管檢查，防止發(fā)生腐蝕結垢，提高凝汽器換熱效果。

3 技術改造措施

3.1 凝汽器補水管路霧化改造

電廠兩套機組在供熱負荷較高、凝結水補水量較大時，凝結水含氧量一直偏高。凝補水在純凝工況下含氧量105μg/L 左右，在正常供熱工況下，含氧量超過200μg/L，均高于 50μg/L 的控制標準值。機組運行中已對真空系統(tǒng)進行了大量的檢查工作，排除真空系統(tǒng)漏入空氣造成凝汽器溶氧超標因素，后又對凝汽器從設計圖紙，現(xiàn)場實際管道布置等方面進行全面檢查分析，得出結論：

因化學除鹽水含氧量接近飽和，機組抽汽對外供熱時凝汽器補水量大，進入凝汽器直徑φ133mm的補充水管道雖然有5mm 的噴射小孔，但在補水壓力的作用下，水從小孔中以水柱的形狀噴出，霧化效果差，噴射距離不遠，補水不能與排汽達到很好的混合熱交換效果，直徑φ76mm 的補給水管道補水直接進入凝汽器完全沒有霧化效果，除鹽水中的氧氣不能析出，是造成凝汽器溶氧超標的主要原因。凝汽器補水管路霧化改造后溶氧由原來200μg/L 下降至30μg/L 標準值以內(nèi)，表明凝補水進入凝汽器后霧化不充分是造成溶氧超標的直接原因，補水管路霧化噴頭面朝汽輪機排汽方向，充分利用汽輪機排汽余熱進行熱力除氧，不僅降低了凝結水含氧量，同時利用排汽廢熱起到良好的節(jié)能效果。

3.2 閉冷水泵葉輪車削改造

電廠兩臺機組閉式循環(huán)冷卻水泵運行電流偏大，尤其夏季環(huán)境溫度較高，閉式水用戶換熱量較大時運行電流約285A～290A，接近額定電流（290A）運行，電機繞組溫度約110℃～120℃，2017年至2018年共發(fā)生了3臺電機絕緣到0的情況，電機電流偏高不僅增加了電能損耗而且極大的威脅了機組安全運行。電廠專業(yè)技術人員對閉冷水泵電機頻繁燒損的原因進行了深入分析，通過對葉輪切削改造，消除了電機燒損隱患，且起到了一定的節(jié)能效果。閉式泵葉輪車削檢修后，體積流量985m3/h 時揚程降低4.67m，因揚程降低，閉式泵每小時節(jié)電23.09kWh，泵的效率降低3.46%，因效率降低，閉式泵每小時多耗電9.84kWh，修后閉式泵的電流降低22.8A，每小時整體節(jié)電約13.25kWh，公司兩套機組年運行小時平均約為5400小時，每年節(jié)電約15萬度，達到預期效果。

3.3 除鹽水泵變頻改造

電廠除鹽水系統(tǒng)有三臺除鹽水泵，原設計1號除鹽水泵為變頻運行，2、3號未加裝變頻器使用工頻運行。由于除鹽水泵在工頻模式運行時系統(tǒng)壓力過高，無法有效調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，只能長期使用1號除鹽水泵運行，2、3號除鹽水泵長期備用。1號除鹽水泵長期處于運行狀態(tài)無法定期輪換，對除鹽水系統(tǒng)的安全運行造成隱患。故需要將2號除鹽水泵加裝變頻設備，以便兩臺除鹽水泵能定期切換運行。變頻改造后2號電機運行電流由80.8A 降至38A，運行功率由45kW降至22kW。通過對2號除鹽水泵實施變頻改造，由之前只能工頻備用改為變頻運行，實現(xiàn)了與1號除鹽水泵定期切換。降低了長期運行對1號除鹽水泵電機發(fā)熱、絕緣老化等影響，大大提高了電機使用壽命，提升了除鹽水系統(tǒng)運行安全，同時變頻改造后折算至半年即可節(jié)約10萬度電量，具有良好的節(jié)能效果。

綜上，針對V94.2型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，電廠各專業(yè)技術人員采取優(yōu)化運行、強化設備檢修維護管理及技術改造等措施不僅大大提高了設備運行的可靠性，且取得明顯經(jīng)濟效益和減排效果。面對技術經(jīng)濟指標比較先進的發(fā)電設備，任需注重發(fā)掘節(jié)能降耗潛力，降低機組能耗，不斷完善節(jié)能管理工作，更進一步的提高能源利用水平。