西門子SCC5-4000F（X）燃機(jī)供電煤耗解析

摘 要：由于天然氣機(jī)組也屬于火電，為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組熱耗通過熱值換算將天然氣換算成燃煤后用煤耗來(lái)表征。本文從燃機(jī)、汽機(jī)、余熱鍋爐三個(gè)系統(tǒng)詳細(xì)解析了影響供電煤耗的因素，也從設(shè)備、燃料供給、環(huán)境影響、輔機(jī)耗能等角度進(jìn)行了詳盡剖析，將各種影響因素一一列舉，找出降低燃機(jī)供電煤耗的主要因素并尋找解決方法。

關(guān)鍵詞：燃機(jī);汽機(jī);余熱鍋爐;氣耗;供電煤耗

1.概述

某電廠兩臺(tái)SCC5-4000F（X）型聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是國(guó)內(nèi)首批投產(chǎn)的西門子X型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，2018年由于各種因素疊加影響，全年供電煤耗較預(yù)期目標(biāo)高。供電煤耗其實(shí)就是機(jī)組效率的表征值，為了統(tǒng)一燃機(jī)、煤機(jī)電廠的標(biāo)準(zhǔn)，方便計(jì)算故用熱值換算。為了達(dá)成今年更加嚴(yán)苛的考核指標(biāo)， 對(duì)影響供電煤耗的各項(xiàng)因素進(jìn)行解析可以理清思路，尋找降低供電煤耗的方法并努力達(dá)成年度目標(biāo)。

2.影響供電煤耗因素詳解

影響供電煤耗的因素可以分解為氣秏率、綜合廠用電率及特殊項(xiàng)設(shè)備可靠性。氣秏率可以分解為折算氣秏率（將天然氣熱值折算至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值后得出的值）及天然氣熱值。其中折算氣秏率又可以分解為燃機(jī)效率、汽機(jī)效率、鍋爐效率、其它能量損失及機(jī)組啟動(dòng)及停運(yùn)用時(shí);綜合廠用電率又可以分解為發(fā)電廠用電率和機(jī)組停運(yùn)時(shí)廠用電量;設(shè)備可靠性屬于特殊項(xiàng)，它含了點(diǎn)檢對(duì)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)，檢修對(duì)設(shè)備的維修及運(yùn)行對(duì)設(shè)備缺陷的及時(shí)發(fā)現(xiàn)等。

2.1 影響主機(jī)因素

我們首先從燃機(jī)、汽機(jī)及鍋爐來(lái)分析，它們共性存在的影響因素有：設(shè)備狀態(tài)、負(fù)荷、保溫、環(huán)境溫度;從燃機(jī)角度來(lái)說還有進(jìn)氣濾網(wǎng)壓差損失、壓氣機(jī)葉片結(jié)垢、燃燒場(chǎng)分布及燃燒室出口T1溫度等因素;對(duì)于汽機(jī)來(lái)說還有真空、主再熱蒸汽壓力、主再熱蒸汽溫度等因素;對(duì)于余熱鍋爐來(lái)說有換熱器效率、燃機(jī)排氣溫度、鍋爐排煙溫度等因素。

2.1.1共性影響因素

負(fù)荷的高低對(duì)于三個(gè)系統(tǒng)效率的影響較大，尤以燃機(jī)最為凸顯。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合循環(huán)180MW負(fù)荷與435MW負(fù)荷相比效率相差近9%（一個(gè)50%不到，一個(gè)超過58%）。

保溫情況，此因素對(duì)于三個(gè)系統(tǒng)效率均有影響，保溫差，散熱量就大，失去的熱量就代表著效率的降低，但是無(wú)法準(zhǔn)確量化分析。具體到我們廠來(lái)說，影響有，但是并不是非常大。

環(huán)境溫度，此因素對(duì)于燃機(jī)來(lái)說影響較大，因?yàn)槿紮C(jī)的特殊性，夏季燃機(jī)滿負(fù)荷只有350MW左右，冬季滿負(fù)荷基本能達(dá)到420MW以上，由于負(fù)荷對(duì)燃機(jī)的大幅影響，夏季總體效率會(huì)低于冬季。

設(shè)備狀態(tài)，此因素對(duì)于效率的影響主要體現(xiàn)在延遲設(shè)備并網(wǎng)、延遲設(shè)備升負(fù)荷、限制設(shè)備負(fù)荷上限及由于泄漏等影響造成大量能量損失等情況，它一般不直接影響效率，都是由于設(shè)備狀態(tài)不正常影響機(jī)組運(yùn)行情況間接影響三個(gè)系統(tǒng)效率。

2.1.2影響燃機(jī)效率的因素

進(jìn)氣濾網(wǎng)壓差損失，濾網(wǎng)差壓越高則進(jìn)入燃機(jī)本體的空氣存在越多的壓力損失，從而降低燃機(jī)效率。但是此因素?zé)o法量化評(píng)估，只能根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，差壓到達(dá)報(bào)警值后，及時(shí)更換濾網(wǎng)。

壓氣機(jī)葉片結(jié)垢，葉片結(jié)垢會(huì)造成壓氣機(jī)效率降低。西門子公司推薦，可根據(jù)空氣情況每運(yùn)行500-1000小時(shí)，可以進(jìn)行一次離線水洗，根據(jù)去年C修葉片臟污情況來(lái)看，目前我們執(zhí)行的離線水洗方式較合理。

燃燒場(chǎng)分布及燃燒室出口T3溫度，按照布雷登循環(huán)計(jì)算公式，此因素對(duì)于燃機(jī)效率影響較大，但是與之相關(guān)的又存在排放問題。此因素需要通過燃燒調(diào)整來(lái)找到最優(yōu)值。

2.1.3影響汽機(jī)效率因素

凝汽器真空，此因素對(duì)于汽機(jī)效率影響較大。提高真空主要通過兩個(gè)方法：降低凝汽器溫度及提高系統(tǒng)嚴(yán)密性。根據(jù)我廠真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，系統(tǒng)嚴(yán)密性較好。凝汽器溫度主要是靠循環(huán)水水溫及水量來(lái)掌控，由于我廠是內(nèi)陸電廠，靠冷卻塔冷卻循環(huán)水，故循環(huán)水受環(huán)境溫度影響大，夏季水溫較高，導(dǎo)致夏天真空值較差。目前我們夏季采用兩泵一機(jī)的方式，可以有效降低凝汽器真空，但是循泵增啟會(huì)增加廠用電消耗。在循泵不改型、冷卻塔不改造情況下很難再采取措施，減小循環(huán)水對(duì)凝汽器真空的影響。

主再熱器溫度、壓力，此因素對(duì)于汽機(jī)效率影響較大。不過由于是余熱鍋爐加熱蒸汽，故決定溫度、壓力的是燃機(jī)負(fù)荷，又繞回負(fù)荷對(duì)于效率的影響。

2.1.4影響余熱鍋爐效率因素

換熱器效率，此因素對(duì)于余熱鍋爐效率影響較大。換熱器效率一般與表面銹蝕及管壁內(nèi)部結(jié)垢有關(guān)，也可以說與余熱鍋爐采取何種保養(yǎng)方式、及鍋爐年齡有關(guān)，它的表征方式可以體現(xiàn)在熱量后移及余熱鍋爐排煙溫度上升。

燃機(jī)排煙溫度，此因素完全取決于燃機(jī)負(fù)荷、環(huán)境溫度及燃機(jī)燃燒調(diào)整，這三點(diǎn)前面已經(jīng)分析過了就不在贅述。

鍋爐排煙溫度，是計(jì)算鍋爐效率的表征值。鍋爐的排煙溫度與換熱器效率、尾部煙道進(jìn)口水溫均有較大關(guān)系，目前我廠排煙溫度在鍋爐廠家設(shè)計(jì)范圍內(nèi)正常工作，若降低排煙溫度定能提高鍋爐效率，此因素可以交由制造單位或者設(shè)計(jì)院重新設(shè)計(jì)改造。

2.2 其它能量損失

天然氣放散損失，第一是機(jī)組點(diǎn)火不利，三次以上點(diǎn)火失敗時(shí)會(huì)進(jìn)行放散;第二是天然氣管道有檢修工作，需要配合放散;第三是機(jī)組長(zhǎng)期停運(yùn)期間為了節(jié)省廠用電，將前置模塊精濾至ESV閥前天然氣壓力泄完;第四是天然氣管道存在泄漏。根據(jù)前兩年經(jīng)驗(yàn)，此部分天然氣損失較小，對(duì)氣耗影響較小，但也有改進(jìn)余地。一是規(guī)劃好管路檢修時(shí)間，加強(qiáng)巡檢、排查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，積累一定缺陷后統(tǒng)一處理，減少放散損失;二是進(jìn)行管道閥門內(nèi)漏排查，及時(shí)更換管路閥門，減少每次檢修時(shí)放散管路長(zhǎng)度;第三是天然氣管道少泄壓，保證天然氣純度，排除因?yàn)樘烊粴饧兌纫瘘c(diǎn)火失敗的可能。

連排排污損失，連排主要是通過連續(xù)排污起到控制鍋爐內(nèi)水汽指標(biāo)合格的目的。目前連排開度主要是根據(jù)化學(xué)指標(biāo)分析后得出的開度值，操作員執(zhí)行到位，改進(jìn)余地較小。

蒸汽及熱水管道疏水（放水）閥內(nèi)漏損失，可以分為兩部分，一個(gè)是爐側(cè)，一個(gè)是機(jī)側(cè)。我廠投運(yùn)后近幾年機(jī)側(cè)疏水未見明顯缺陷，但爐側(cè)疏水（放水）閥發(fā)生好幾起內(nèi)漏事件。由于設(shè)計(jì)之初爐側(cè)高、中壓系統(tǒng)均只設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)隔離閥一個(gè)電動(dòng)隔離閥，機(jī)組運(yùn)行時(shí)由于疏水需要，汽側(cè)疏水手動(dòng)閥均保持開啟狀態(tài)，僅靠一個(gè)電動(dòng)閥隔離，故泄漏現(xiàn)象較普遍。鍋爐水側(cè)放水閥門（主要為高中壓省煤器）亦是單根管道只有一個(gè)手動(dòng)閥，泄漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，建議加裝二次手動(dòng)閥，減小此因素影響。

2.3 機(jī)組啟停損失

機(jī)組啟動(dòng)及停運(yùn)損失可以分為熱態(tài)啟動(dòng)損失、溫態(tài)啟動(dòng)損失、冷態(tài)啟動(dòng)損失及機(jī)組停運(yùn)損失。

熱態(tài)啟動(dòng)是我廠現(xiàn)在常態(tài)，目前我廠熱態(tài)啟動(dòng)用時(shí)較短，在燃機(jī)電廠內(nèi)可以排至前列，可以提升的方向是提高燃?xì)廨啓C(jī)燃燒穩(wěn)定性，從而提高機(jī)組加負(fù)荷速率，達(dá)到加快頂峰的目的。

溫態(tài)啟動(dòng)主要限制因素為鍋爐高壓汽包內(nèi)外上下壁溫差，可以考慮兩方面措施減少用時(shí)。一個(gè)是提高壁溫差限值，另一個(gè)是減小壁溫差，也就是說減小鍋爐泄漏量，保證鍋爐高水位保養(yǎng)時(shí)間。前一個(gè)因素需要經(jīng)過專業(yè)評(píng)估確定，后一個(gè)已經(jīng)在上一條因素中詳細(xì)描述。

冷態(tài)啟動(dòng)主要限制因素為汽輪機(jī)中壓大軸溫度及低壓主汽門前蒸汽過熱度。去年經(jīng)過設(shè)計(jì)院技改后汽機(jī)中壓大軸暖機(jī)速度有較大提升，但還有余地，今年可以繼續(xù)摸索改進(jìn)。低壓主汽門前蒸汽過熱度主要是由于低壓旁路開大后蒸汽被凝汽器吸走，往疏水管道流動(dòng)的蒸汽較少，暖管速度較慢?？梢钥紤]增加一路疏水管路從低壓主汽門前通至凝汽器，加快暖管速度;也可以考慮機(jī)組暖機(jī)時(shí)低壓主汽門暫不開啟，憑高中壓蒸汽系統(tǒng)推動(dòng)汽機(jī)暖機(jī)，待暖機(jī)結(jié)束后開啟低壓主汽門，參與做功。

目前機(jī)組停運(yùn)都走順控，停機(jī)速度較快，改進(jìn)空間較小。

2.4 廠用電損失

發(fā)電廠用電率影響因素基本與本文上述原因重疊就不再贅述。

機(jī)組停運(yùn)時(shí)廠用電量，可以分為機(jī)組停運(yùn)時(shí)主變變損、輔機(jī)耗電及其他電能損耗。

機(jī)組停運(yùn)時(shí)主變變損，目前我們采取確定機(jī)組不開機(jī)的情況下，及時(shí)停運(yùn)主變，每月定期試投運(yùn)的方式，主變變損控制較好;

輔機(jī)耗電，機(jī)組啟動(dòng)前及停運(yùn)后均有大量輔機(jī)運(yùn)行，如何在保證機(jī)組安全的前提下，盡量減少輔機(jī)的電量消耗需要運(yùn)行進(jìn)行一些探索。目前，機(jī)組啟動(dòng)前的輔機(jī)啟動(dòng)均由專工安排，已在保證機(jī)組安全順利的前提下減少輔機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，機(jī)組停運(yùn)后輔機(jī)停運(yùn)策略正在摸索中，目前初稿已交由運(yùn)行操作四個(gè)多月，還需改進(jìn)。

其他電能損耗，包括廠區(qū)內(nèi)生活用電、檢修用電、機(jī)組照明用電等一系列電能損耗，這不僅需要運(yùn)行監(jiān)督，更需要靠大家一起去節(jié)能，養(yǎng)成隨手關(guān)燈，下班關(guān)電腦，辦公室空調(diào)適中及時(shí)關(guān)閉的好習(xí)慣。

2.5 設(shè)備可靠性

設(shè)備可靠性，這屬于特殊項(xiàng)，它與前面分析的每個(gè)因素都有關(guān)，與大標(biāo)題也有關(guān)。設(shè)備可靠性不高易影響機(jī)組一次啟動(dòng)成功率，若機(jī)組發(fā)生故障輕則影響機(jī)組效率，重則可能導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃性停運(yùn)，每一次運(yùn)行過程中處理故障都會(huì)造成極大的電量損失或天然氣的浪費(fèi)，對(duì)全年供電煤耗負(fù)面影響較大，是機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的基石。

設(shè)備可靠性需點(diǎn)檢努力爭(zhēng)取，運(yùn)行負(fù)責(zé)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，聯(lián)系檢修處理，盡量減少因設(shè)備問題造成的各種經(jīng)濟(jì)損失。

3.總結(jié)

影響燃機(jī)供電煤耗的因素很多，本文對(duì)一些具有代表性的方面做了詳盡的分析，并提出了一定的解決方式方法。通過對(duì)燃機(jī)電廠供電煤耗的詳盡解析可以發(fā)現(xiàn)可控因素較多，可控的影響較大的有：機(jī)組負(fù)荷、閥門內(nèi)漏、機(jī)組停運(yùn)廠用電損失、設(shè)備可靠性等，需要廠內(nèi)各個(gè)部門配合才能得到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

以上就是對(duì)于我廠影響供電煤耗因素的分析及簡(jiǎn)單的應(yīng)對(duì)對(duì)策，若有不足之處，敬請(qǐng)大家斧正。

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作者簡(jiǎn)介：

葉志舟（1987-）男，助理工程師，大學(xué)本科，多年從事燃機(jī)電廠運(yùn)行相關(guān)工作。