關(guān)于燃?xì)庹羝?lián)合熱電廠發(fā)電氣耗的淺析

顧振華

1 機(jī)組簡介

（1）燃?xì)廨啓C(jī)為GE公司PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)，發(fā)電機(jī)額定功率135 MW。

（2）蒸汽輪機(jī)為南京汽輪機(jī)廠LCZ60-5.8/0.98/0.58型汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)額定功率60MW。采用第9級后抽汽作為供熱蒸汽，抽汽口的蒸汽額定參數(shù)為354℃，0.98 MPa，焓值為3 165 kJ/kg。

2 發(fā)電氣耗簡述

2.1 供熱機(jī)組發(fā)電氣耗的計(jì)算方法

發(fā)電氣耗=（天然氣耗氣量-供熱氣耗量）/總發(fā)電量。

2.2 供熱量對發(fā)電氣耗的影響

從發(fā)電氣耗的計(jì)算公式可以看出，發(fā)電氣耗主要受到：天然氣耗氣量、發(fā)電量與供熱量的影響，其中耗氣量與燃機(jī)發(fā)電量直接相關(guān)，汽機(jī)發(fā)電量的大小也主要取決于供熱量的多少。

換而言之，發(fā)電氣耗的主要影響因素為燃機(jī)負(fù)荷的大小與供熱量的多少，即發(fā)電氣耗公式可以等效為：

發(fā)電氣耗=（f1（燃機(jī)負(fù)荷）-f2（供熱量））/（燃機(jī)負(fù)荷+f3（燃機(jī)負(fù)荷）-f4（供熱量））

只要求證上述4個函數(shù)關(guān)系，就可以通過燃機(jī)負(fù)荷及供熱量兩個參數(shù)，直接得出燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電機(jī)組的發(fā)電氣耗。

其中供熱氣耗量可以通過計(jì)算獲得供熱氣耗量（Nm3）=f2（供熱量）=供熱氣耗（Nm3/GJ）×供熱量（GJ）據(jù)統(tǒng)計(jì)，該燃?xì)庹羝麩犭娐?lián)產(chǎn)電廠供熱氣耗為：31（Nm3/GJ）

2.3 燃?xì)庀牧?/h3>

據(jù)悉，燃機(jī)負(fù)荷與進(jìn)氣量、燃料量、進(jìn)氣溫度、壓氣機(jī)效率等參數(shù)均有關(guān)系，理論上無法與單一參數(shù)建立函數(shù)關(guān)系。

某燃?xì)庹羝麩犭娐?lián)產(chǎn)電廠燃機(jī)負(fù)荷與天然氣瞬時流量的關(guān)系如下圖1。

如圖所示，該燃?xì)鈾C(jī)組在燃燒進(jìn)入預(yù)混模式后，燃機(jī)負(fù)荷與天然氣的耗氣量基本呈線性關(guān)系。

即天然氣耗氣量（萬Nm3）=f1（燃機(jī)負(fù)荷）≈（0.0 214×燃機(jī)負(fù)荷（MW）+1.25）×運(yùn)行時間（h）。

圖1某燃機(jī)電廠燃機(jī)負(fù)荷與天然氣瞬時流量的關(guān)系

2.4 汽機(jī)純凝負(fù)荷

純凝汽機(jī)負(fù)荷與預(yù)混燃燒情況下的燃機(jī)負(fù)荷之間存在著某種函數(shù)關(guān)系，據(jù)統(tǒng)計(jì)，臨近負(fù)荷情況下，兩者關(guān)系近似于線性關(guān)系。可以得出：

汽機(jī)純凝負(fù)荷（MW）=f3（燃機(jī)負(fù)荷）=[0.32×燃機(jī)負(fù)荷（MW）+22]

3 降耗方案

3.1 選用高熱值燃?xì)?/h3>

熱值越高，單位體積的燃?xì)庠谕耆紵螽a(chǎn)生的熱能就越高，所能轉(zhuǎn)化的電能也就越高。因此，在具備條件的情況下，可以選用熱值相對高的天然氣作為燃料，達(dá)到降低發(fā)電氣耗的目的。

3.2 提升燃機(jī)效率

燃機(jī)的運(yùn)行效率受壓氣機(jī)運(yùn)行效率的影響很大。燃機(jī)的壓氣機(jī)在運(yùn)行中會出現(xiàn)效率逐漸下降的現(xiàn)象。其效率下降的原因除了環(huán)境溫度、濕度影響等不可控因素外，最主要的一個因素就是壓氣機(jī)葉片積垢。壓氣機(jī)葉片積垢越多，壓氣機(jī)運(yùn)行效率越低。為了保持壓氣機(jī)葉片表面清潔，保證壓氣機(jī)在較高效率下運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)壓氣機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行水洗操作。

據(jù)統(tǒng)計(jì)通過離線水洗，壓氣機(jī)效率可提升2個百分點(diǎn)。

當(dāng)壓氣機(jī)運(yùn)行效率累計(jì)下降90%以下時，應(yīng)安排離線水洗操作。通過合理安排燃機(jī)的離線水洗、選用經(jīng)濟(jì)性較好的進(jìn)氣濾網(wǎng)等方法可以提高壓氣機(jī)在一定運(yùn)行小時數(shù)內(nèi)的效率，從而提高燃機(jī)運(yùn)行效率，達(dá)到降低氣耗的目的。

3.3 合理安排調(diào)峰時間

在啟動階段，由于初始負(fù)荷低，氣耗較高。若頻繁調(diào)峰，則會導(dǎo)致月度、年度的發(fā)電氣耗增加，從而降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在啟動過程中發(fā)電氣耗甚至可以達(dá)到正常純凝運(yùn)行時發(fā)電氣耗的10倍。

因此合理安排機(jī)組的調(diào)峰次數(shù)與調(diào)峰運(yùn)行的時間，可以有效降低當(dāng)天甚至月度、年度的發(fā)電氣耗。

3.4 調(diào)整供熱量

當(dāng)抽汽量增大時，進(jìn)入汽輪機(jī)末幾級做功的蒸汽量變少，從而使得汽機(jī)的負(fù)荷降低；又因?yàn)槠啓C(jī)排汽變少，可以節(jié)約循環(huán)水電量，同時還可以提高機(jī)組真空，汽輪機(jī)的效率得到提高。

在抽汽工況下運(yùn)行時，汽機(jī)負(fù)荷為當(dāng)前燃機(jī)負(fù)荷工況下的純凝負(fù)荷減去抽汽所影響的負(fù)荷來計(jì)算，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該燃?xì)庹羝麩犭娐?lián)產(chǎn)發(fā)電廠1噸抽汽約影響200度電，即

供熱影響電量（kWh）=f4（供熱量）≈200（kWh/t）×供熱量（t）

所以公式可以簡化為：

3.5 合理調(diào)整發(fā)電負(fù)荷與供熱量

通過計(jì)算模型，可以推算出為了達(dá)到某個氣耗目標(biāo)，而需要達(dá)成的燃機(jī)負(fù)荷與供熱的“平衡點(diǎn)”。

例如：當(dāng)月氣耗目標(biāo)為0.195 m3/kWh為目標(biāo)，不難算出，燃機(jī)負(fù)荷在100 MW時，汽機(jī)純凝負(fù)荷按照54 MW計(jì)算，為了滿足當(dāng)月氣耗目標(biāo)，抽汽量應(yīng)為71.67 t/h。

雙機(jī)并列運(yùn)行時，不難計(jì)算出滿足當(dāng)月氣耗目標(biāo)的總抽汽量：

表1雙機(jī)并列運(yùn)行時燃機(jī)負(fù)荷與抽汽流量關(guān)系1

若當(dāng)月氣耗目標(biāo)為0.195 m3/kWh，則雙機(jī)運(yùn)行時，若燃機(jī)負(fù)荷在100 MW左右，則需要控制總供熱量在143.33 t/h左右，才能保證氣耗達(dá)標(biāo)。

同樣的，可以根據(jù)不同的抽汽量來計(jì)算合理的燃機(jī)負(fù)荷，從而使氣耗達(dá)到0.195 m3/kWh的目標(biāo)值，雙機(jī)運(yùn)行時，在抽汽量恒定時，對燃機(jī)負(fù)荷的要求如下表：

表2雙機(jī)并列運(yùn)行時燃機(jī)負(fù)荷與抽汽流量關(guān)系2

例如：當(dāng)月氣耗目標(biāo)為0.195 m3/kWh，則雙機(jī)運(yùn)行工況下，若供熱量在150 t/h時，則需要控制每臺燃機(jī)負(fù)荷不低于95.85 MW，才能保證氣耗達(dá)標(biāo)。

然而對于并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組而言，AGC的投入限制了發(fā)電廠對于負(fù)荷的自我控制，而供熱量由受限于熱用戶壓力的需求變化。因此實(shí)際優(yōu)化調(diào)整時，在參考簡化氣耗公式的同時，仍應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行協(xié)調(diào)與控制。

4 分析總結(jié)

通過建立燃?xì)庹羝麩犭姍C(jī)組的發(fā)電氣耗數(shù)據(jù)模型，只要確定了發(fā)電氣耗各項(xiàng)公式參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，就可以通過燃機(jī)負(fù)荷、抽汽量兩項(xiàng)變量的控制，即可以通過對機(jī)組運(yùn)行方式的合理安排，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電氣耗的控制與優(yōu)化。