提高6FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組夜間停運(yùn)期間經(jīng)濟(jì)性的措施分析

周屹民，吳敏杰

(杭州華電下沙熱電有限公司，杭州 310018)

0 引言

燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組以其效率高、污染少、啟動(dòng)快等優(yōu)點(diǎn)已在世界上廣泛使用，且往往在電網(wǎng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)，因此，日開夜停已經(jīng)成為目前燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡(jiǎn)稱燃機(jī))運(yùn)行的常態(tài)[1]。

某2×100 MW級(jí)多軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)供熱調(diào)峰機(jī)組采用“2+2+1”方式，即由2臺(tái)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、2臺(tái)余熱鍋爐、1臺(tái)抽凝式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組組成。#11，#12燃機(jī)發(fā)電機(jī)組分別由1臺(tái)燃機(jī)與1臺(tái)發(fā)電機(jī)單軸串聯(lián)運(yùn)行，2臺(tái)燃機(jī)排氣經(jīng)2臺(tái)余熱鍋爐后，再帶動(dòng)1臺(tái)#10汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。燃?xì)廨啓C(jī)是GE公司生產(chǎn)的PG6111FA型燃?xì)廨啓C(jī)，采用18級(jí)軸流式壓氣機(jī)，DLN2.6燃燒器和三級(jí)透平[2]。汽輪機(jī)為LCZ75-7.1/1.27/0.59型蒸汽輪機(jī)，為雙壓、沖動(dòng)、單排汽、單軸、可調(diào)整抽汽凝汽式汽輪機(jī)。在機(jī)組夜間停運(yùn)期間，各類輔機(jī)仍然在運(yùn)行，廠用電消耗量巨大。為提高燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組日開夜停運(yùn)行模式的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)營成本的降低，本文經(jīng)過一系列調(diào)查、試驗(yàn)，分析、總結(jié)出了降低機(jī)組夜間停運(yùn)期間輔機(jī)電耗率[3]的措施。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

對(duì)機(jī)組夜停期間輔機(jī)、輔機(jī)電耗率進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1、表2；對(duì)機(jī)組夜停期間輔機(jī)電耗率進(jìn)行分層調(diào)查統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3。調(diào)查結(jié)論：閉式冷卻水泵占機(jī)組夜停期間輔機(jī)電耗率的59.4%，是要解決的主要問題。

表1 機(jī)組夜停期間輔機(jī)調(diào)查統(tǒng)計(jì)

注：只列出功率較大的輔機(jī)，盤車馬達(dá)等小功率輔機(jī)不在此列。

表2 機(jī)組夜停期間輔機(jī)電耗率調(diào)查統(tǒng)計(jì)

2 原因分析

閉式冷卻水泵電耗率高的原因分析如圖1所示，排除人為因素后，從其他方面著手確認(rèn)要因。

2.1 換熱器進(jìn)出口壓差大

由于沒有能夠測(cè)量換熱器進(jìn)出口壓差的表計(jì)，決定查閱換熱器進(jìn)出水溫度的變化資料，來觀察其換熱效率。查找了2016年與2017年氣溫相近時(shí)間點(diǎn)下的進(jìn)出水溫度，具體見表4。

結(jié)果表明：雖然無法查到閉式水進(jìn)口溫度，但比較同等氣溫條件下開式冷卻水的進(jìn)出口溫升及開式冷卻水與閉式冷卻水的換熱端差，發(fā)現(xiàn)兩者差異不明顯，間接說明換熱器進(jìn)出口壓差不大，因此，不是閉式冷卻水泵電耗率高的要因。

表3 機(jī)組夜停期間輔機(jī)耗電量及電耗率分層調(diào)查統(tǒng)計(jì)

注：其他項(xiàng)內(nèi)包括了一些小功率輔機(jī)的耗電量。

表4 2016年與2017年氣溫相近時(shí)間點(diǎn)下的進(jìn)出水溫度比較

表5 燃機(jī)閉式冷卻水調(diào)節(jié)閥、冷油器旁路開度及閉式冷卻水母管壓力

圖1 閉式冷卻水泵電耗率高的原因分析

2.2 燃機(jī)冷卻水閥開度過大

查閱燃機(jī)閉式冷卻水調(diào)節(jié)閥開度及閉式冷卻水母管壓力等參數(shù)見表5。結(jié)果表明：調(diào)節(jié)閥已關(guān)至所能達(dá)到的最小開度，不然閉式水母管就要超壓(小于0.63 MPa)，因此，燃機(jī)閉式冷卻水調(diào)節(jié)閥開度過大不是閉式泵電耗率高的要因。

2.3 水泵流量過大

既然調(diào)節(jié)閥已調(diào)整至所能達(dá)到的最小開度，下面就來研究閉式冷卻水泵的問題。

2017年燃機(jī)停運(yùn)后的潤滑油溫度變化如圖2所示。由圖2可知：2017年8月燃機(jī)解列后，其油溫波動(dòng)不大，但當(dāng)停運(yùn)閉式冷卻水泵后，其油溫隨之上升，最高達(dá)到60.56 ℃；2017年12月燃機(jī)解列后，其油溫開始逐漸下降，但當(dāng)停運(yùn)閉式冷卻水泵后，其油溫仍有小幅上升，最高達(dá)到48.89 ℃，但仍不超過燃機(jī)自身設(shè)定的油溫值54.44 ℃。所以，燃機(jī)停運(yùn)后，閉式冷卻水的運(yùn)行有其必要性。但在氣溫較低的12月，出現(xiàn)了閉式冷卻水冷卻量過大的問題，且由對(duì)燃機(jī)閉式冷卻水調(diào)節(jié)閥開度過大的分析可知，燃機(jī)閉式冷卻水調(diào)節(jié)閥已達(dá)到最小開度，因此，水泵流量大是閉式泵電耗率高的要因。

圖2 燃機(jī)停運(yùn)后潤滑油溫度變化(2017年)

2.4 閉式水溫度高

查閱2017年8月、12月閉式冷卻水運(yùn)行參數(shù)見表6。12月閉式冷卻水溫度反而比8月的高，主要原因是8月需要輔助循環(huán)水泵的運(yùn)行來冷卻閉式冷卻水，而12月不需要。

結(jié)果表明：閉式冷卻水溫度雖然有偏差，但對(duì)于閉式冷卻水泵電耗率基本無影響，因此不是要因。

表6 閉式冷卻水的運(yùn)行參數(shù)

3 制定對(duì)策

閉式冷卻水泵基本參數(shù)見表7。由功率=流量×揚(yáng)程×系數(shù)可知，額定功率=額定流量×額定揚(yáng)程×系數(shù)=1 480×45×系數(shù)=66 600×系數(shù)(W)，實(shí)際流量=額定功率÷實(shí)際揚(yáng)程÷系數(shù)=66 600×系數(shù)÷60÷系數(shù)=1 110(m3/h)。

表7 閉式冷卻水泵基本參數(shù)

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，停機(jī)后閉式冷卻水量最多只需277.5 m3/h左右。假設(shè)工況：流量300 m3/h，泵出口壓力0.45 MPa，即揚(yáng)程45 m。通過查閱資料得到，流量300 m3/h，揚(yáng)程45 m的耐腐蝕泵，其電機(jī)功率為55 kW，泵的進(jìn)口口徑為200 mm，出口口徑為150 mm。

添加2個(gè)停機(jī)冷卻水泵，1臺(tái)泵對(duì)應(yīng)1臺(tái)燃機(jī)，兩者并聯(lián)，滿足單、雙拖2種停機(jī)工況要求。

4 效果檢查

進(jìn)行技術(shù)改造后，就能夠停運(yùn)閉式冷卻水泵，添加停機(jī)冷卻水泵，則機(jī)組夜停期間輔機(jī)電耗率=(原機(jī)組輔機(jī)平均每月總耗電量-閉式冷卻水泵平均每月耗電量+停機(jī)冷卻水泵平均每月耗電量)÷(夜停期間平均每月廠用電量-閉式冷卻水泵平均每月耗電量+停機(jī)冷卻水泵平均每月耗電量)×100%=(51.35-30.50+7.26)÷(146.78-30.50+7.26)×100%=22.8%；閉式冷卻水泵每月可節(jié)約成本=(閉式冷卻水泵平均每月耗電量-停機(jī)冷卻水泵平均每月耗電量)×工業(yè)用電價(jià)格=(30.50-7.26)×1 000×0.368 4=8 562(元)。

5 結(jié)論

燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組往往在電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)，日開夜停已經(jīng)成為目前燃機(jī)運(yùn)行的常態(tài)。因此，增加停機(jī)冷卻水泵，在機(jī)組夜間停運(yùn)期間代替閉式冷卻水泵，有利于節(jié)能降耗，可提高6FA燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組日開夜停運(yùn)行模式的經(jīng)濟(jì)性。