热电厂运行调优及热联合节能的实现

郜尧昌

摘要：对热电厂调优运行以及热联合节能效果，是在经过长期的热电厂的运行调优工程的实践之后，得到的运行模式的优化结果。本文结合某燃气轮机热电厂的热电联供应系统，运行优化以及热联合节能实现的模式进行分析。对于热电厂中各种环节和设备的节能改造，提出了各个环节的措施。对于进行热联合节能梯级利用，经过系统改造后，将天然气的耗费量大大降低的效果进行论证，提出了节能减排的热电厂运行优化措施。

关键词：热电厂；运行调优；热联合节能

某燃气轮机热电厂位置较为偏远，位于边疆地区，作为企业的自备电站，该热电厂主要应用在石化炼油化肥等生产，用电蒸汽需要其所属的电厂常年运行的是传统的运行生产模式，也叫孤网运行模式。但是这种传统的生产模式系统稳定性差，运行成本高。为了保证下游企业和电厂的生活生产用电，达到资源能耗的节约，降低生产成本。因此，对于该热电厂进行热电器联合运行模式的改造，希望能够达到节能减排的效果。实践证明，经过热联合节能优化改造，各方面的热能动力系统均得到了调优和改造，资源得到了节约，经济效益显著提高[1]。

一、热动系统组成

热动系统指的是热电生产设备中的各个设备，包括燃气轮机发电装置热锅炉等等。该热电厂的热电生产设备包含了七台燃气轮机发电装置，还有七台余热锅炉，经过对燃气温度的分级利用，在余热锅炉中改造了热电联产方式，将原有的燃气轮机热电联产装置，利用其工作原理进行了热能梯级的改造。

对于常规装置中的电产品效率偏低的情况予以规避。使用天然气作为燃气轮机的燃料，将低温腐蚀的问题进行了解决。在运行过程中发现该余热锅炉排烟温度经过挖掘系统的潜力挖掘之后，可以达到120℃。而单台燃机热电系统应用的效率可以提高到90%以上。

从这些参数可以看到系统中燃气轮机热电联产装置，充分利用系统中的燃气温度，可以拓宽排气温度，甚至可以达到余热锅炉中的近千温差，充分利用系统中的热效率，可以将系统节能潜力挖掘到最大。对于燃气机设备配套中的余热锅炉产生的蒸汽参数进行了分析。例如七台中的燃机配套余热锅炉中的三台，是1.6mp A275摄氏度。而经过改造之后，实现了双压余热锅炉，蒸汽温度达到420度，生产达到4.0mpa[2]。

由于热电厂在企业中使用了自备电站，因此与当地的国家电网进行了硬件连接。在短期联网运行中，除了为炼油厂石化厂化肥厂等单位提供了工业蒸汽和生产用电，还为家属区提供了冬季供热生活用电和热源，进一步提高了生产运行效益，减少了二氧化碳排放，提高了系统运行的可靠性。

二、改造前后的对比。

1、在改造前发电厂实行孤网运行

由于当地地处边疆地区，因此海拔和温度条件都较为恶劣，给燃机机组负荷能力带来压力。当热电厂的海拔高度达到1200米的时候，积电发电负荷为11.3MW此时受到大气温度影响，燃气轮机的效率是非常大的。机组额定出力为12.1MW按照热电厂机组年均负荷水平来进行统计。夏季中午前后气温可以达到38℃以上。大部分时间机组的带负荷能力是非常大的，燃气轮机发电装置，运行一般都能达到8.5MW因此在这种条件和环境下，相同工况下燃料的单位耗费是非常高的。电力系统往往在大机组切换的时候，机组带负荷能力较差，即便是使用了备用機组，依然是出现容量不足的情况，无法满足大机组的要求。在启动了燃机之后，造成的后果使机组投放方式不合理。每台机组平均负荷在6.5MW之间，因此提供了蒸汽锅炉[3]。

这部分参数的蒸汽开始在能源消耗上发挥作用。每台蒸汽可以消耗80NM左右的天然气，使用燃机配备的余热锅炉，将热电厂中的设备的生产蒸汽加以利用，可以补充燃料4.0mpA蒸汽，消耗的天然气，能耗降低了许多，使用天然气的锅炉以及余热锅炉相互结合的方法。可以对燃气蒸汽的消耗予以补充[4]。

2、在联网前，机组负荷台湾温度都与企业的电力和蒸汽需求不匹配，排烟温度较低，联网前燃机负荷较大，蒸汽的供应往往与电力的供应不相匹配，无法满足于了锅炉的蒸汽热力参数，要求，因此必须投入烟道，不然才能提高烟温。但是这种方式在冬季运行的时候，表现出较大的问题。由于孤网运行，机组时常发生跳机，电力系统的运行可靠性变得较差，企业为企业生产和职工生活供应稳定的电力，就容易由于负荷被甩的情况。

在改造之后，对于热电厂的燃机机组，在当地环境条件下的热力性能进行了摸底，对比了燃机运行的参数和数据，按照当地的大气温度在稳定运行若干个小时之后，对于两台机组发电耗费的天然气量进行了测试，发现通过对现有机组机组负荷的提高，可以降低单位耗费，提高燃机机组负荷之后，单位电能的天然气耗费量降低是非常显着的。同时由于化肥厂是石油基地的重要保障。

因此利用燃机轮机排气余热，加大了系统中补燃量，满足了生产用蒸汽的要求，摆脱了燃气轮机机型限制的问题。对于实际测得的燃机排烟温度，发现有了明显的提升，在保证相同蒸发量的条件下，负荷提高了EMW节约不然用天然气200NM降低了生产成本。正常运行之后，热电厂的余热锅炉能够满足石化厂1.6mpA蒸汽的用量，每台锅炉产量为20T每小时，节能优化改造收益。经过改造，优化了系统的燃机运行模式和系统用能负荷，在经济效益上取得了显着的结果，天然气单位耗费量降低了15%以上，机组发电负荷大大提高，发电量明显提升，机组也减少了启停的次数。

结语：

经过电力系统联网和燃机发电机组的合理配置，燃气排气温度有所提高，相应品质的和数量的蒸汽量大大增多。采取优化后的运行方式，解决了机组检修间隔的确定问题，实现了燃机设备运行制度中安排的检修周期维护和检查。在额定运行工况下，实现定期的目标，动力系统的稳定性也大大提高。而且由于石化企业热能动力系统相对复杂，在企业中运用调优运行方式，能够充分挖掘系统的节能潜力，将行业的系统界限予以打破，大大提升了企业的节能效果，并且对单元设备的热效率，以及电厂机组的容量，都能够进行提高，提升了机组的运行效率。而且采用热烈和方式，能够充分挖掘电热联产的综合性能，使用梯级用热，还提高了全系统的效率，实现节能和减排。

参考文献：

[1]李静宜，臧杰立.热电厂采用热电冷联供的适用性分析[J].制冷与空调，2010，（1）：99-104.

[2]魏伟，田贯三.燃煤热电厂燃气-蒸汽联合循环发电技术改造[J].煤气与热力，2013，（8）：27-29.

[3]赵晓勇.浅谈热电厂办公室文秘和档案管理的紧密联系[J].办公室业务，2018，（10）：96.

[4]何敬东.小型热电厂热电联产系统中的能量梯级利用[J].热力发电，2005，（8）：42-44.