燃機FGH防超壓改造研究

唐素景

（晉能電力集團有限公司嘉節燃氣熱電分公司，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保問題，大部分會選擇投資建設燃氣-蒸汽聯合循環機組項目。太原市建成了全國首臺燃氣空冷機組，規模為燃氣輪發電機組2×298 MW+蒸汽輪發電機組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能優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境溫度條件下進行了分析，該結果對于指導燃機電廠的優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，消除水泵出口調節閥的節流損失，提高了經濟效益，達到了節能效果；

（3）還有針對西門子系統提出了液壓間隙優化系統改造[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燃氣輪機聯合循環電廠油改氣后余熱鍋爐排煙溫度偏高的問題[4]，通過對各關鍵環節的優化設計，提出增設凝結水加熱器系統的技術方案；

（5）還有諸如根據6FA型燃氣-蒸汽聯合循環機組的生產實際[5]，論證了6FA型燃氣-蒸汽聯合循環機組主、輔機設備運行方式優化、節能改造及加強管理對獲得節能效果、降低運營成本的重要作用，總結了6FA型燃氣-蒸汽聯合循環機組在節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，FGH），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-蒸汽聯合循環的經濟性，而且會使燃機燃燒變得不穩定，NOx的排放增大；燃氣溫度太高時，雖然聯合循環的經濟性變好了，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，FGH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，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，且燃機燃燒不穩定。

2 改造方案

方案一是將現有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，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，FGH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，FGH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、環保、經濟、穩定運行。

[1]王惠杰，李鑫鑫，范志愿.考慮環境條件的燃機-蒸汽聯合循環機組節能優化調度[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.燃機液壓間隙優化系統的原理及應用[J].節能技術，2016，34（5）：436-439.

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

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