9FA燃機凝結水系統節能改造

張政紅，周文賓，錢亞杰

(1.杭州華電半山發電有限公司，浙江 杭州 310015；2.浙江省電力設計院，浙江 杭州 310012)

杭州半山發電有限公司擁有3臺39萬kW級9FA燃氣機組，是國家“西氣東輸”工程下游最大的配套發電項目，也是我國第一次引進世界上大型燃機先進技術并國產化的項目。公司3臺機組分別于2005 年08 月01 日、2005 年11 月17日和2005 年12 月27 日建成并投入運行。9FA單軸聯合循環機組是當前世界上最先進的燃氣—蒸汽聯合循環大型發電機組之一，具有啟停快、調峰能力強、循環熱效率高、污染小的特點，是電網的調峰機組。作為調峰機組，長期處于日開夜停狀態，平均年運行為3500h左右，夜晚機組停役之后，機組處于熱備用狀態，但為方便早上快速啟動，大部分的輔機設備都處于運行狀態。此時由于部分系統設備需用凝結水來進行冷卻，所以凝結水泵處于長期運行狀態，作為6KV系統的設備，長期運行導致機組廠用電量偏高，為降低生產成本，節約廠用電，必須進行必要的系統改進，減少機組熱備用狀態下的凝結水泵的運行時間。

1 9FA機組凝結水系統簡介

杭州華電半山發電有限公司的三臺9FA聯合循環機組由PG9351FA型燃氣輪機，D10型、三壓、再熱、雙缸雙流式汽輪機，390H型氫冷發電機和三壓、再熱、帶冷凝器除氧的自然循環余熱鍋爐組成。

9FA聯合循環機組凝結水系統主要設備：凝結水泵(每機組兩臺)，功率：450kW，揚程：240mH2O，流量：410t/h，電壓等級：6KV，額定電流：53A；凝結水輸送泵(每機組兩臺)，功率：30kW，揚程：60 mH2O，流量：86.6t/h，電壓等級：380V，額定電流：55.5A。凝結水系統還設有凝結水再循環回路，通過凝結水再循環流量調節閥，保持凝結水泵出口的最小流量。

凝結水輸送泵主要提供閉式循環冷卻水、凝結水泵的啟動密封水、燃機水洗箱注水、水環真空泵的密封水和熱井補水，并可以暫時代替凝結水泵將補充水送到余熱鍋爐的低壓給水管路，向低壓系統補水。

2 凝結水系統的運行現狀

公司9FA聯合循環機組作為當地電網的主要調峰機組，長期處于日開夜停狀態，平均每月機組處于熱備用狀態的時間比較長，在機組停機后處于熱備用狀態，大部分的輔助設備都在運行狀態，使機組能夠在接到啟動命令后快速啟動。下面為公司#2機組2010年每月的熱備用時間統計，從表格可以看出9FA聯合循環機組處于熱備用期的時間比較長。

表1 2010年每月機組熱備的時間統計

機組在正常運行時，凝結水泵一臺運行，向低壓系統補充凝結水及其他設備所需的冷卻水，另一臺做備用。機組在額定負荷時整個凝結水系統所需的凝結水量大致為400t/h，與凝結水泵的出力基本一致。此時，控制凝結水泵出口最小流量的凝結水再循環調節閥開度為0，說明機組在正常運行時，凝結水泵的出力正好供給系統所需的凝結水量，凝結水泵的出力剛好滿足要求并得到充分利用。

機組在熱備用狀態時，低壓系統已經不需要補水，所以凝結水的主要用途就是向部分設備提供冷卻水，主要包括本體疏水擴容器、疏水箱、后缸噴水和水幕噴水等。此時，由于低壓系統不需要補水，凝結水系統的一條主要出路被切斷，而整個系統所需要的各種減溫水總流量不超過60t/h，這就導致整個系統所需的凝結水量大幅度減少，所以目前機組在熱備用狀態時，凝結水泵出口流量為380t/h，而凝結水再循環調節閥的開度在88%以上，大部分凝結水經過再循環回到的凝汽器，也就是說凝結水泵的大部分出力是浪費的。

3 針對當前出現的情況進行設備改造

3.1 設備的改造

從前面的介紹可以看出凝結水系統在機組處于熱備用狀態時有一定的節能降耗空間。杭州華電半山發電有限公司利用#2機組大修時間，在2011年4月底對#2機組的凝結水系統進行了改造，在原來兩臺凝結水泵的基礎上增加一臺輔助凝結水泵。該泵為立式多級泵，功率為45kW、流量為100t/h，出口壓力為1Mpa。入口管道接在1號凝結水泵入口管上(濾網后)，出口管接入凝結水母管上。新增輔助凝結水泵入口管設手動隔離閥、電動隔離閥(各一只)，泵的出口裝就地壓力表，出口管上設電動隔離閥、逆止閥(各一只)，為防止輔助凝結水泵出口逆止閥不嚴密導致泵體損壞，在輔助凝結水泵的出口加裝安全閥，當該處壓力達1.5 MPa時動作。下圖為凝結水系統的改造結構圖：

圖1 改造后凝結水系統圖

3.2 設備聯鎖條件的設定

熱控人員根據機組運行的實際情況，增加下列聯鎖條件：

(1)輔助凝結水泵運行、輔助凝結水泵出口電動閥開且輔助凝結水泵電流大于30A時，閉鎖AB凝結水泵啟動。

(2)輔助凝結水泵運行自動打開輔助凝結水泵出口電動閥(閥門需投入自動)。

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(3)輔助凝結水泵運行后60s后出口電動閥仍然在關狀態，輔助凝結水泵跳閘；輔助凝結水泵運行150s后凝結水母管壓力低于0.4MP且凝結水母管流量低于30t/h，輔助凝結水泵跳閘。

(4)輔助凝結水泵啟動允許條件：A及B凝結水泵停運，A及B凝結水泵出口電動閥關，A凝結水泵進口電動閥開，輔助凝結水泵進口二次電動閥開。

3.3 完善啟停輔助凝結水泵規程

完成設備及聯鎖內容的改造之后，運行技術人員又根據機組實際運行中的一些規定，結合設備運行安全因素，制定了輔助凝結水泵的使用標準。

(1)考慮到輔助凝結水泵的出口壓力及流量因素，規定在機組停機結束后，軸封及真空未撤出的情況下，不允許用輔助凝結水泵代替凝結水泵運行。

(2)機組停機后，滿足條件的情況下，及時切至輔助凝結水泵運行，充分利用新設備，做好節能降耗工作。

(3)在開啟輔助凝結水泵之前，保持凝結水再循環調節閥有15%左右的開度，保證設備啟動后不過流、不超壓。

(4)切至輔助凝結水泵運行后，及時調整后缸噴水旁路閥的開度，控制后缸溫度低于60℃。

在各方面準備工作都做好，并且經過實際使用調查之后，對日常停機操作票的內容進行修改，增加輔助凝結水泵相關操作內容：

確認軸封系統已停用，_____日_____時_____分，停用凝結水泵，啟動輔助凝結水泵。2.24 盤車運行3小時，且排汽溫度低于40℃后，____時____分，啟動輔助循環水泵，停用循環水泵及開式循環水泵。2.25 根據實際情況，_____時_____分，停用凝結水泵或輔助凝結水泵。2.26 根據實際情況，____時____分，啟動停機冷卻水泵，停用閉式循環水泵。

圖2 停機操作新增內容

4 改造后效果檢查

4.1 改造后機組運行情況調查

為觀察機組停役后使用輔助凝結水泵代替凝結水泵運行對整個系統的影響，特地對機組熱備用時使用凝結水泵和使用輔助凝結水泵的兩種情況下整個系統的參數狀態進行比較。下面表格是在連續的兩天內，在機組熱備用時分別使用凝結水泵和輔助凝結水泵兩種情況下的系統相關參數記錄見表2。

表2 凝結水泵與輔助凝結水泵使用效果對比

通過一段時間的觀察后，得到結論：只要按照規定進行操作，機組在熱備用狀態時使用輔助凝結水泵代替凝結水泵運行對整個系統的安全性沒有影響，使用輔助凝結水泵完全能夠滿足系統要求。

4.2 改造后的經濟效益

整個項目初期投入包括一個手動隔離閥，兩個電動隔離閥，一個逆止閥，一個安全閥及所需管道，壓力表，還有相關的熱工控件在內，大致投入為4萬元。

2011年5月到10月的4個月中#2機共停機76次，輔助凝結水泵運行時間約為450h，由此得到使用輔助凝結水泵代替凝結水泵運行所節省的費用：

節約功率差：

節省總電量：

W = 405×450 =182250(kWh)

按照上網電量0.72元/kWh計算，機組4個月節省費用為：182250×0.72＝13.12萬元。

按照目前的機組運行情況來看，基本上2個月左右的時間就能將成本收回，因此該改造項目從經濟效益角度來講是比較成功的。

5 結語

根據實際的數據可以看出這次改造達到了預期的效果，通過增加輔助凝結水泵的方法有效的減少了機組在熱備用期間凝結水泵的運行時間，降低了機組熱備用期間的廠用電量，節約了公司成本，增強了公司的可持續競爭力。

廠用電系統中，6kV設備的耗電量最大，所以我們要在保證機組安全運行的情況下，盡量減少其運行的時間，當然這也是我們在做好節能降耗工作中首先要去分析的對象，充分挖掘潛力，為公司的發展提供保障。

[1]朱達，李永輝，吳書泉，等.燃氣輪機設備及其系統[Z].杭州華電半山發電有限公司，2008.