提高燃機(jī)發(fā)電效率的研究與應(yīng)用

【摘 要】通過分析燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，發(fā)現(xiàn)最大制約因素是煤氣壓力偏高和溫控線偏低以及混合煤氣熱值偏高。為此，制定了降低煤壓機(jī)出口壓力、提高燃機(jī)溫控線、降低混合煤氣熱值、優(yōu)化燃機(jī)油氣切換，增加燃機(jī)發(fā)電量、減少焦?fàn)t煤氣消耗、提高切換成功率。

【關(guān)鍵詞】燃?xì)獍l(fā)電；運(yùn)行效率；溫控線；煤氣熱值

0 引言

燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)是世界上第一代燃用低熱值高、焦混合煤氣的清潔發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜，裝備水平先進(jìn)，科技含量非常高，國(guó)內(nèi)外尚無成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。該系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)以燃?xì)廨啓C(jī)為中心，各個(gè)參數(shù)都是為了滿足燃機(jī)運(yùn)行的需要，燃機(jī)自身的設(shè)計(jì)參數(shù)更是苛刻，嚴(yán)重制約了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。在運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，最大的制約因素是煤氣壓力偏高和溫控線偏低以及混合煤氣熱值偏高。設(shè)計(jì)中燃機(jī)要求入口煤氣壓力為2.35±0.05 MPa，為滿足這一條件，運(yùn)行中煤壓機(jī)出口煤氣壓力設(shè)定為2.35MPa，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)，由于壓比高，煤壓機(jī)軸功率大大增加，造成自耗電增加，上網(wǎng)率減少；燃機(jī)溫控線偏低，制約著燃機(jī)負(fù)荷的提升，使燃機(jī)發(fā)電量減少；混合煤氣熱值偏高，消耗的焦?fàn)t煤氣量大。

1 現(xiàn)狀分析

根據(jù)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的技術(shù)要求，燃料供應(yīng)壓力為：2.35±0.05MPa。在燃料的供應(yīng)工藝上分為壓縮與供應(yīng)兩道工序。

高、焦?fàn)t混合煤氣經(jīng)過煤氣壓縮機(jī)的增壓，煤壓機(jī)機(jī)后的回流穩(wěn)壓，至燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組后，再經(jīng)過燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的速比閥減壓、流量控制閥調(diào)量，送至燃機(jī)燃燒室燃燒膨脹做功。其中煤壓機(jī)為了達(dá)到燃機(jī)對(duì)燃料壓力的要求，回流量一般控制在10%左右；燃機(jī)速比閥將2.35MPa的混合煤氣減壓至2.12MPa，燃料控制閥進(jìn)一步減壓至1.4MPa。

由此可見，在煤壓機(jī)與燃機(jī)燃料供應(yīng)的工藝銜接上還有待進(jìn)一步優(yōu)化，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

因此針對(duì)以下問題進(jìn)行研究

（1）降低煤壓機(jī)出口壓力

煤壓機(jī)出口壓力為2.35MPa，經(jīng)過燃機(jī)進(jìn)口的速比閥減壓至2.12MPa，燃料控制閥減壓至1.4MPa進(jìn)燃燒室。由此可見，煤壓機(jī)與燃機(jī)在燃料供應(yīng)壓力上存在不協(xié)調(diào)的問題，也存在優(yōu)化的必要性，降低煤壓機(jī)出口壓力能夠大大降低煤壓機(jī)消耗。如果煤壓機(jī)出口壓力降至2.1MPa，煤壓機(jī)將減少1000kW的電能消耗。

（2）提高燃機(jī)溫控線，增加燃機(jī)發(fā)電量

燃機(jī)發(fā)電量由溫控線決定，溫控線越高，燃機(jī)排煙溫度越高，燃機(jī)和汽輪機(jī)發(fā)電量越大；反之，溫控線越低，燃機(jī)排煙溫度越低，燃機(jī)和汽輪機(jī)發(fā)電量越小。從運(yùn)行情況看，由于燃機(jī)溫控線低，導(dǎo)致發(fā)電量少。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，燃機(jī)發(fā)電量46.6MW，排煙溫度應(yīng)為533℃，實(shí)際為505℃，導(dǎo)致發(fā)電量減少。如果溫控線提高10℃，將提高燃機(jī)和汽機(jī)負(fù)荷約1200kW。

（3）降低混合煤氣熱值，減少焦?fàn)t煤氣消耗

燃機(jī)初始設(shè)計(jì)程序時(shí)，考慮到對(duì)機(jī)組的保護(hù)，對(duì)低熱值進(jìn)行了限制；當(dāng)?shù)蜔嶂得簹馊紵龝r(shí)，燃料量FSR增大；當(dāng)FSR過大，超過高高報(bào)警值DFSRHH時(shí)，燃機(jī)切油。通過更改燃機(jī)燃料量公式，使燃機(jī)適用的煤氣熱值范圍變寬，避免了燃機(jī)燃燒低熱值煤氣時(shí)，因FSR高報(bào)切油，現(xiàn)熱值由6200kJ/Nm3以上，降低為5800kJ/Nm3左右。

（4）燃機(jī)油氣切換，采用“混燒”模式，提高切換成功率

燃?xì)鈴挠拖驓馇袚Q過程中，成功率不高，并且容易跳機(jī)。燃機(jī)油氣切換過程中，切換至50%時(shí)，采用油氣混燒，然后以10%的幅度逐步增加煤氣，減少柴油，分段切換，提高燃燒穩(wěn)定性，保證一次切換成功。

2 解決措施

（1）燃機(jī)入口煤氣壓力低限位切油值由2.079MPa修改至1.8MPa；更改速比閥控制程序，取消閥位開度大開始切油限制；煤壓機(jī)出口壓力由2.35MPa降低至2.05MPa，使燃機(jī)速比閥全開，減少壓力損失，取消其調(diào)壓功能，由煤壓機(jī)三回一閥調(diào)節(jié)送入燃機(jī)的煤氣壓力，使燃機(jī)速比閥后煤氣壓力維持在1.95MPa左右；同時(shí)關(guān)小煤壓機(jī)三回一閥開度，保持閥位開度在8-10%，減小回流量。

（2）對(duì)燃機(jī)溫控線控制程序進(jìn)行提高調(diào)整

在保證機(jī)組安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，小幅度、步進(jìn)式提升溫控線，最終提高10℃，從而提高燃機(jī)負(fù)荷。

（3）通過更改燃機(jī)控制程序，對(duì)燃料量公式進(jìn)行修訂，保證混合煤氣熱值降低時(shí)，燃機(jī)不會(huì)因?yàn)镕SR超標(biāo)而切油或跳機(jī)。

修訂后，增加了DFSRHH范圍，燃機(jī)燃料量空間大大增加，燃機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定，并使燃燒低熱值煤氣成為現(xiàn)實(shí)。

（4）燃機(jī)油氣切換過程中，切換至50%時(shí)，選擇油氣混燒模式，然后以10%的幅度逐步增加混合煤氣，減少柴油消耗量，分段切換，提高燃燒穩(wěn)定性，保證一次切換成功。

3 技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

在國(guó)內(nèi)外缺少該方面經(jīng)驗(yàn)的前提下，我們?cè)趯?duì)機(jī)組原理和結(jié)構(gòu)充分了解的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，積極提出實(shí)施方案，優(yōu)化改善了發(fā)電系統(tǒng)，提高了發(fā)電量、上網(wǎng)量，減少了發(fā)電量損耗，同時(shí)在高爐煤氣富裕的情況下，減少了高爐煤氣放散量。

本項(xiàng)目主要對(duì)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組進(jìn)行軟件改造，沒有投資發(fā)生。

3.2 技術(shù)難點(diǎn)

燃機(jī)控制程序的改編。燃機(jī)是高科技的產(chǎn)物，控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，程序的改編凝聚著創(chuàng)新和智慧。

低熱值混合煤氣燃機(jī)是世界上第一代，技術(shù)不成熟，缺少成熟的經(jīng)驗(yàn)；重大的技術(shù)改進(jìn)需要冒著很大風(fēng)險(xiǎn)，不斷的研究和探索，不斷的試驗(yàn)和總結(jié)。

4 實(shí)施效果

（1）混合煤氣壓力降低后，煤壓機(jī)自耗電量減少，單臺(tái)燃機(jī)提高上網(wǎng)電量1000 kW，增加了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，大大提高了發(fā)電效率。

（2）燃機(jī)溫控線提高10℃后，提高了發(fā)電量1200 kW。

（3）混合煤氣熱值由6200kJ/Nm3以上，降低為5800kJ/Nm3左右，減少了焦?fàn)t煤氣消耗；在焦?fàn)t煤氣緊張的情況下，開辟了提高發(fā)電量新途徑；并且減少了高爐煤氣放散量，同時(shí)減少了煤氣放散對(duì)環(huán)境的污染。

（4）探索出了燃機(jī)油氣切換時(shí)混燒模式，減少了停機(jī)率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性5 效果分析

由以上實(shí)施效果可見，通過技術(shù)優(yōu)化和改進(jìn)，發(fā)電量有明顯提升，單臺(tái)機(jī)組上網(wǎng)電量平均提升2000千瓦每小時(shí)；大大提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；減少了高爐煤放散量，減少了環(huán)境污染，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

[責(zé)任編輯：劉帥]