9FA燃機凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能改造

張政紅，周文賓，錢亞杰

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

杭州半山發(fā)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(fā)電項目，也是我國第一次引進世界上大型燃機先進技術(shù)并國產(chǎn)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(lián)合循環(huán)機組是當前世界上最先進的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)大型發(fā)電機組之一，具有啟停快、調(diào)峰能力強、循環(huán)熱效率高、污染小的特點，是電網(wǎng)的調(diào)峰機組。作為調(diào)峰機組，長期處于日開夜停狀態(tài)，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(tài)，但為方便早上快速啟動，大部分的輔機設(shè)備都處于運行狀態(tài)。此時由于部分系統(tǒng)設(shè)備需用凝結(jié)水來進行冷卻，所以凝結(jié)水泵處于長期運行狀態(tài)，作為6KV系統(tǒng)的設(shè)備，長期運行導(dǎo)致機組廠用電量偏高，為降低生產(chǎn)成本，節(jié)約廠用電，必須進行必要的系統(tǒng)改進，減少機組熱備用狀態(tài)下的凝結(jié)水泵的運行時間。

1 9FA機組凝結(jié)水系統(tǒng)簡介

杭州華電半山發(fā)電有限公司的三臺9FA聯(lián)合循環(huán)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(fā)電機和三壓、再熱、帶冷凝器除氧的自然循環(huán)余熱鍋爐組成。

9FA聯(lián)合循環(huán)機組凝結(jié)水系統(tǒng)主要設(shè)備：凝結(jié)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(jié)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(jié)水系統(tǒng)還設(shè)有凝結(jié)水再循環(huán)回路，通過凝結(jié)水再循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥，保持凝結(jié)水泵出口的最小流量。

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

2 凝結(jié)水系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀

公司9FA聯(lián)合循環(huán)機組作為當?shù)仉娋W(wǎng)的主要調(diào)峰機組，長期處于日開夜停狀態(tài)，平均每月機組處于熱備用狀態(tài)的時間比較長，在機組停機后處于熱備用狀態(tài)，大部分的輔助設(shè)備都在運行狀態(tài)，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(tǒng)計，從表格可以看出9FA聯(lián)合循環(huán)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(tǒng)計

機組在正常運行時，凝結(jié)水泵一臺運行，向低壓系統(tǒng)補充凝結(jié)水及其他設(shè)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(jié)水系統(tǒng)所需的凝結(jié)水量大致為400t/h，與凝結(jié)水泵的出力基本一致。此時，控制凝結(jié)水泵出口最小流量的凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開度為0，說明機組在正常運行時，凝結(jié)水泵的出力正好供給系統(tǒng)所需的凝結(jié)水量，凝結(jié)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(tài)時，低壓系統(tǒng)已經(jīng)不需要補水，所以凝結(jié)水的主要用途就是向部分設(shè)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(tǒng)不需要補水，凝結(jié)水系統(tǒng)的一條主要出路被切斷，而整個系統(tǒng)所需要的各種減溫水總流量不超過60t/h，這就導(dǎo)致整個系統(tǒng)所需的凝結(jié)水量大幅度減少，所以目前機組在熱備用狀態(tài)時，凝結(jié)水泵出口流量為380t/h，而凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的開度在88%以上，大部分凝結(jié)水經(jīng)過再循環(huán)回到的凝汽器，也就是說凝結(jié)水泵的大部分出力是浪費的。

3 針對當前出現(xiàn)的情況進行設(shè)備改造

3.1 設(shè)備的改造

從前面的介紹可以看出凝結(jié)水系統(tǒng)在機組處于熱備用狀態(tài)時有一定的節(jié)能降耗空間。杭州華電半山發(fā)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(jié)水系統(tǒng)進行了改造，在原來兩臺凝結(jié)水泵的基礎(chǔ)上增加一臺輔助凝結(jié)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(jié)水泵入口管上(濾網(wǎng)后)，出口管接入凝結(jié)水母管上。新增輔助凝結(jié)水泵入口管設(shè)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(shè)電動隔離閥、逆止閥(各一只)，為防止輔助凝結(jié)水泵出口逆止閥不嚴密導(dǎo)致泵體損壞，在輔助凝結(jié)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(jié)水系統(tǒng)的改造結(jié)構(gòu)圖：

圖1 改造后凝結(jié)水系統(tǒng)圖

3.2 設(shè)備聯(lián)鎖條件的設(shè)定

熱控人員根據(jù)機組運行的實際情況，增加下列聯(lián)鎖條件：

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

(2)輔助凝結(jié)水泵運行自動打開輔助凝結(jié)水泵出口電動閥(閥門需投入自動)。

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

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

3.3 完善啟停輔助凝結(jié)水泵規(guī)程

完成設(shè)備及聯(lián)鎖內(nèi)容的改造之后，運行技術(shù)人員又根據(jù)機組實際運行中的一些規(guī)定，結(jié)合設(shè)備運行安全因素，制定了輔助凝結(jié)水泵的使用標準。

(1)考慮到輔助凝結(jié)水泵的出口壓力及流量因素，規(guī)定在機組停機結(jié)束后，軸封及真空未撤出的情況下，不允許用輔助凝結(jié)水泵代替凝結(jié)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(jié)水泵運行，充分利用新設(shè)備，做好節(jié)能降耗工作。

(3)在開啟輔助凝結(jié)水泵之前，保持凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥有15%左右的開度，保證設(shè)備啟動后不過流、不超壓。

(4)切至輔助凝結(jié)水泵運行后，及時調(diào)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(jīng)過實際使用調(diào)查之后，對日常停機操作票的內(nèi)容進行修改，增加輔助凝結(jié)水泵相關(guān)操作內(nèi)容：

確認軸封系統(tǒng)已停用，_____日_____時_____分，停用凝結(jié)水泵，啟動輔助凝結(jié)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(huán)水泵，停用循環(huán)水泵及開式循環(huán)水泵。2.25 根據(jù)實際情況，_____時_____分，停用凝結(jié)水泵或輔助凝結(jié)水泵。2.26 根據(jù)實際情況，____時____分，啟動停機冷卻水泵，停用閉式循環(huán)水泵。

圖2 停機操作新增內(nèi)容

4 改造后效果檢查

4.1 改造后機組運行情況調(diào)查

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

表2 凝結(jié)水泵與輔助凝結(jié)水泵使用效果對比

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

4.2 改造后的經(jīng)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(guān)的熱工控件在內(nèi)，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(jié)水泵運行時間約為450h，由此得到使用輔助凝結(jié)水泵代替凝結(jié)水泵運行所節(jié)省的費用：

節(jié)約功率差：

節(jié)省總電量：

W = 405×450 =182250(kWh)

按照上網(wǎng)電量0.72元/kWh計算，機組4個月節(jié)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(jīng)濟效益角度來講是比較成功的。

5 結(jié)語

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

廠用電系統(tǒng)中，6kV設(shè)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(jié)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(fā)展提供保障。

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