燃机FGH防超压改造研究

2018-02-06唐素景

机电信息 2018年3期

唐素景

（晋能电力集团有限公司嘉节燃气热电分公司，山西太原030032）

0 引言

目前，北方城市为保障冬季采暖供热、同时减少供热带来的环保问题，大部分会选择投资建设燃气-蒸汽联合循环机组项目。太原市建成了全国首台燃气空冷机组，规模为燃气轮发电机组2×298 MW+蒸汽轮发电机组1×264 MW，总装机容量达到860 MW。某公司承担了太原市南部地区约1 400万m2集中供热面积的供热任务，在该类型机组建成后，一般会采用不同的技改方案进行节能增效改造。

目前主要有下面这些改造方法：

（1）有的电厂针对燃机电厂的节能优化调度采用了等微增率法[1]，将国内两台典型燃气轮机机组在考虑不同环境温度条件下进行了分析，该结果对于指导燃机电厂的优化运行具有重要的参考价值；

（2）也有电厂对4台凝结水泵电机进行变频改造[2]，采用一拖一方案，通过降低电动机的转速来降低水泵扬程，消除水泵出口调节阀的节流损失，提高了经济效益，达到了节能效果；

（3）还有针对西门子系统提出了液压间隙优化系统改造[3]，对燃机效率和负荷均具有明显的提升效果；

（4）为解决某9E燃气轮机联合循环电厂油改气后余热锅炉排烟温度偏高的问题[4]，通过对各关键环节的优化设计，提出增设凝结水加热器系统的技术方案；

（5）还有诸如根据6FA型燃气-蒸汽联合循环机组的生产实际[5]，论证了6FA型燃气-蒸汽联合循环机组主、辅机设备运行方式优化、节能改造及加强管理对获得节能效果、降低运营成本的重要作用，总结了6FA型燃气-蒸汽联合循环机组在节能降耗上具有广泛适用性的技术和经验。

1 燃料加热器原配置造成的危害

一般每台燃机设有一套燃料加热器（Fuel Gas Heater，FGH），用它将燃气加热到需要的温度后供给燃机，预热后的燃气有助于燃料的燃烧和平均吸热温度的提高，最终达到提高效率的目的。燃气温度太低时，不仅降低了燃气-蒸汽联合循环的经济性，而且会使燃机燃烧变得不稳定，NOx的排放增大；燃气温度太高时，虽然联合循环的经济性变好了，但NOx的排放同样会大大增加，这与燃机的低氮燃烧背道而驰，故一般会配置FGH。但由于该项目只采用了一种加热装置，会造成下述危害：

（1）FGH泄压阀虽然已经动作开启，但FGH仍然处于超压状况（给水泵中间抽头压力9.6 MPa，FGH前压力8.5 MPa），可能造成FGH泄漏不能正常运行，一旦FGH停运，燃气温度只有20～30℃，根据燃机制造商的要求，此种工况下燃机根本不能正常带负荷，只能停运进行FGH维修，在供热期还会由于不能正常供热造成不良的社会影响。

（2）FGH泄压阀一直处于开启状态，将大量中压给水排掉，每小时排水量25～30 t，不仅造成了工质、能量的浪费，长此以往还可能造成机组补水困难，机组也可能被迫停运；泄压阀长时间的动作还会造成泄压阀本身损坏。

（3）FGH泄压阀处于开启状态时，大量的中压给水未能加热燃气，使燃气温度降低较多，造成燃气机组RB动作快减负荷，且燃机燃烧不稳定。

2 改造方案

方案一是将现有8 MPa的FGH更换为压力10 MPa的FGH，造价太高，工期长，此种方法不可取。

方案二是将给水泵改为两个泵均变频运行，也存在投资大的弊端，且现场已无变频设备的安装位置，也不可取。

故采取下述方案三：在FGH泄压阀前增加一电动调节阀及变送器，当给水泵变频运行时新增电动调阀保持全开状态，流量满足各种工况，同时压力损失＜0.2 MPa，与改造前运行方式相同。当给水泵工频运行时，中间抽头压力升高，新增气动调节阀立即关闭50%左右，压力降低2 MPa左右，保证阀后压力明显小于8 MPa，加热燃气用的中压给水流量仍由气动调节阀及时调整，维持燃气温度在200℃左右；阀后压力信号采集后，用来控制新增阀门开度。新增阀门可在就地通过手轮手动操作，阀门有三断保位功能。

FGH系统改造后，在燃机不同负荷下进行了给水泵变频切为工频运行的试验。在燃机负荷为150 MW时，给水泵变频切换为工频后，FGH入口水压由给水泵中间抽头压力9.2 MPa降为7.15 MPa，燃气温度为199℃，如表1所示；在燃机负荷为250 MW时，FGH入口压力由给水泵中间抽头压力9.6 MPa降为7.45 MPa，燃气温度为198℃，如表2所示。