燃機(jī)FGH防超壓改造研究

唐素景

（晉能電力集團(tuán)有限公司嘉節(jié)燃?xì)鉄犭姺止?，山西太?30032）

0 引言

目前，北方城市為保障冬季采暖供熱、同時(shí)減少供熱帶來的環(huán)保問題，大部分會(huì)選擇投資建設(shè)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組項(xiàng)目。太原市建成了全國首臺燃?xì)饪绽錂C(jī)組，規(guī)模為燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組2×298 MW+蒸汽輪發(fā)電機(jī)組1×264 MW，總裝機(jī)容量達(dá)到860 MW。某公司承擔(dān)了太原市南部地區(qū)約1 400萬m2集中供熱面積的供熱任務(wù)，在該類型機(jī)組建成后，一般會(huì)采用不同的技改方案進(jìn)行節(jié)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(jī)電廠的節(jié)能優(yōu)化調(diào)度采用了等微增率法[1]，將國內(nèi)兩臺典型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組在考慮不同環(huán)境溫度條件下進(jìn)行了分析，該結(jié)果對于指導(dǎo)燃機(jī)電廠的優(yōu)化運(yùn)行具有重要的參考價(jià)值；

（2）也有電廠對4臺凝結(jié)水泵電機(jī)進(jìn)行變頻改造[2]，采用一拖一方案，通過降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來降低水泵揚(yáng)程，消除水泵出口調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，提高了經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了節(jié)能效果；

（3）還有針對西門子系統(tǒng)提出了液壓間隙優(yōu)化系統(tǒng)改造[3]，對燃機(jī)效率和負(fù)荷均具有明顯的提升效果；

（4）為解決某9E燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)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(guān)鍵環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出增設(shè)凝結(jié)水加熱器系統(tǒng)的技術(shù)方案；

（5）還有諸如根據(jù)6FA型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的生產(chǎn)實(shí)際[5]，論證了6FA型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組主、輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行方式優(yōu)化、節(jié)能改造及加強(qiáng)管理對獲得節(jié)能效果、降低運(yùn)營成本的重要作用，總結(jié)了6FA型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在節(jié)能降耗上具有廣泛適用性的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

1 燃料加熱器原配置造成的危害

一般每臺燃機(jī)設(shè)有一套燃料加熱器（Fuel Gas Heater，F(xiàn)GH），用它將燃?xì)饧訜岬叫枰臏囟群蠊┙o燃機(jī)，預(yù)熱后的燃?xì)庥兄谌剂系娜紵推骄鼰釡囟鹊奶岣?，最終達(dá)到提高效率的目的。燃?xì)鉁囟忍蜁r(shí)，不僅降低了燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，而且會(huì)使燃機(jī)燃燒變得不穩(wěn)定，NOx的排放增大；燃?xì)鉁囟忍邥r(shí)，雖然聯(lián)合循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性變好了，但NOx的排放同樣會(huì)大大增加，這與燃機(jī)的低氮燃燒背道而馳，故一般會(huì)配置FGH。但由于該項(xiàng)目只采用了一種加熱裝置，會(huì)造成下述危害：

（1）FGH泄壓閥雖然已經(jīng)動(dòng)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，F(xiàn)GH前壓力8.5 MPa），可能造成FGH泄漏不能正常運(yùn)行，一旦FGH停運(yùn)，燃?xì)鉁囟戎挥?0～30℃，根據(jù)燃機(jī)制造商的要求，此種工況下燃機(jī)根本不能正常帶負(fù)荷，只能停運(yùn)進(jìn)行FGH維修，在供熱期還會(huì)由于不能正常供熱造成不良的社會(huì)影響。

（2）FGH泄壓閥一直處于開啟狀態(tài)，將大量中壓給水排掉，每小時(shí)排水量25～30 t，不僅造成了工質(zhì)、能量的浪費(fèi)，長此以往還可能造成機(jī)組補(bǔ)水困難，機(jī)組也可能被迫停運(yùn)；泄壓閥長時(shí)間的動(dòng)作還會(huì)造成泄壓閥本身損壞。

（3）FGH泄壓閥處于開啟狀態(tài)時(shí)，大量的中壓給水未能加熱燃?xì)?，使燃?xì)鉁囟冉档洼^多，造成燃?xì)鈾C(jī)組RB動(dòng)作快減負(fù)荷，且燃機(jī)燃燒不穩(wěn)定。

2 改造方案

方案一是將現(xiàn)有8 MPa的FGH更換為壓力10 MPa的FGH，造價(jià)太高，工期長，此種方法不可取。

方案二是將給水泵改為兩個(gè)泵均變頻運(yùn)行，也存在投資大的弊端，且現(xiàn)場已無變頻設(shè)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(dòng)調(diào)節(jié)閥及變送器，當(dāng)給水泵變頻運(yùn)行時(shí)新增電動(dòng)調(diào)閥保持全開狀態(tài)，流量滿足各種工況，同時(shí)壓力損失＜0.2 MPa，與改造前運(yùn)行方式相同。當(dāng)給水泵工頻運(yùn)行時(shí)，中間抽頭壓力升高，新增氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥立即關(guān)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?xì)庥玫闹袎航o水流量仍由氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥及時(shí)調(diào)整，維持燃?xì)鉁囟仍?00℃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(dòng)操作，閥門有三斷保位功能。

FGH系統(tǒng)改造后，在燃機(jī)不同負(fù)荷下進(jìn)行了給水泵變頻切為工頻運(yùn)行的試驗(yàn)。在燃機(jī)負(fù)荷為150 MW時(shí)，給水泵變頻切換為工頻后，F(xiàn)GH入口水壓由給水泵中間抽頭壓力9.2 MPa降為7.15 MPa，燃?xì)鉁囟葹?99℃，如表1所示；在燃機(jī)負(fù)荷為250 MW時(shí)，F(xiàn)GH入口壓力由給水泵中間抽頭壓力9.6 MPa降為7.45 MPa，燃?xì)鉁囟葹?98℃，如表2所示。

表1 燃機(jī)150 MW負(fù)荷試驗(yàn)

表2 燃機(jī)250 MW負(fù)荷試驗(yàn)

3 結(jié)語

通過上述試驗(yàn)可以看出，改造后的FGH防超壓系統(tǒng)既保證了給水泵工頻運(yùn)行時(shí)FGH不超壓，又同時(shí)保證了給水泵工頻運(yùn)行時(shí)中壓汽包水位和FGH加熱燃?xì)鉁囟染?，確保了燃機(jī)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]王惠杰，李鑫鑫，范志愿.考慮環(huán)境條件的燃機(jī)-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組節(jié)能優(yōu)化調(diào)度[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2016，58（1）：47-49.

[2]易文平.9E燃機(jī)電廠凝結(jié)水泵變頻器節(jié)能改造[J].科學(xué)與財(cái)富，2016（9）：205-206.

[3]李騰，邢棟.燃機(jī)液壓間隙優(yōu)化系統(tǒng)的原理及應(yīng)用[J].節(jié)能技術(shù)，2016，34（5）：436-439.

[4]光旭，林俊光，田家平，等.9E燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠余熱鍋爐深度節(jié)能技術(shù)改造[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2015，28（4）：66-68.

[5]鄭德國.6FA型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組節(jié)能增效的探索[J].工程技術(shù)（全文版），2016（12）：250.