关于燃气轮机节能优化运行分析

曹凯放 河北华电石家庄热电有限公司

本文以天然气为燃料的电厂燃气轮机为例进行节能优化研究，该电厂负责区域范围内的生产生活用电供应，年发电量在14亿Kwh左右，每年发电消耗的天然气超过一亿立方米，是该地区能耗大户。通过对发电厂燃气轮机的节能优化，能够大大降低电能生产过程中天然气的消耗量，从而缓解我国能源问题，降低电能生产过程中造成的环境污染。在进行燃气轮机节能优化前，需要了解造成燃气轮机能耗升高的原因，分析其工作原理，从而采取针对性优化措施，实现燃气轮机的节能运行。

一、燃气轮机能耗升高的原因分析

（一）叶片污损

燃气轮机工作过程中，需要通过压气机吸入大量的空气，空气中存在微小颗粒无法通过过滤装置进行完全滤除，这些颗粒会粘附在压气机叶片的表面，形成污垢。而且燃机迷宫密封结构，在机组进行启停时，用于密封的润滑油会进入到气流通道，逐渐积累也产生积垢。这些积垢停留在叶片和气流通道中，会导致压气机的工作性能受到影响，造成压气机流量和效率降低[1]。压气机工作性能的下降会导致燃机的效率下降，在消耗相同单位天然气的前提下，产生的动力就会衰减。不仅如此，如果过滤装置出现问题，那么较大颗粒还会造成叶片的损坏，从而导致压气机叶片故障。通过资料查询发现，压气机效率每降低1%，燃气轮机机组的工作效率就会下降1.8%，从而导致能耗增高。

（二）进气损失

进气损失是燃气轮机机组能耗升高的原因之一。在燃气轮机机组运行过程中，气流需要通过进气系统与排气系统，二者的顺畅直接关系机组的工作效率。在进行进气与排气时，会产生一定的阻力，阻力越大，机组工作效率就越低，消耗的天然气也就越大。在机组运行过程中，天然气燃烧的尾气基本不存在杂质，所以排气系统不会受到污染，排气阻力几乎不存在。进气系统中，需要对参与燃烧的空气进行过滤，如果过滤装置发生堵塞，那么就会导致进气阻力增加，从而影响燃气轮机的工作性能。尤其是燃气轮机工作环境中粉尘过多，发生过滤装置堵塞的概率就越大，对燃气轮机能耗的影响也就越明显[2]。

（三）频繁启停

燃气轮机机组的频繁启停也会造成能耗的提升。通常情况下，燃气轮机机组在维护、故障和其他情况下需要停机，转换运行机组。此时就会导致燃气轮机的能耗提升。这是由于机组在启动时风机、电机、油泵等设备都需要消耗能量，而且在点火运行到运行平稳过程中，天然气的消耗会升高。机组熄火后，也会产生一部分天然气损耗。在停机之后，设备停止运行，冷却的机组在启动时会增加能耗。

二、燃气轮机节能优化运行的技术措施

（一）提高压气机吸入空气质量

根据燃气机组能耗上升原因的分析可知，提高压气机吸入空气的质量，能够提升燃气轮机机组的性能，降低天然气消耗量。空气质量提升了，其中存在的细小颗粒和杂质就会减少，从而降低在压气机叶片上附着的可能性，避免积垢产生影响压气机工作效率[3]。为此，在压气机工作过程中，需要根据使用强度进行空气过滤滤芯的更换，确保进气质量的提升。不仅如此，更换滤芯还能避免滤芯堵塞造成的能耗升高问题。

（二）减少启停次数

减少启停次数可以避免燃气轮机启动和停机过程中造成的天然气损失。通常情况下，造成机组停机的原因很多，除了必要的维护和故障排查之外，由于其他不良因素干扰造成的机组停机时有发生。频繁的燃气轮机启停不仅会造成燃料的浪费，同时也会影响燃气轮机的使用寿命。所以，在燃气轮机运行过程中，要按照操作规程进行管理，避免意外造成燃气轮机的启停，以此保障燃气轮机的工作效率，降低启停带来的高能耗。

（三）及时清理压气机

压气机对于燃气轮机能耗影响非常明显，所以在燃气轮机运行过程中，需要及时对压气机进行清理，清理重点包括压气机气流通道和叶片，避免积垢过多造成通道阻力增加和叶片运行故障。为了能够准确了解燃气轮机叶片的状态，需要针对压气机的污染进行状态监控[4]。由于清理过程中需要停止压气机工作，为了避免压气机启停造成的能耗，需要确定清理标准，当达到需要清理的状态时进行压气机清理，避免频繁清理造成的能耗问题。

（四）保证进气压差与过滤效果

过滤效果决定了压气机的进气状态，能够直接影响机组的工作性能。因此，压气机需要选择高性能的滤芯，提高空气过滤效果，使燃料获得更好的燃烧效率。滤芯不仅会影响进气质量，同时还会对压气机压差造成影响，如果滤芯发生损坏或者安装故障，那么压气机压差就会出现偏差，从而影响机组的工作性能。

三、结束语

综上所述，燃气轮机能耗升高的主要原因在于压气机运行状态与机组启停造成的能耗损失。压气机叶片状态、进气通道状态和进气质量都会影响机组的工作效率，导致能耗提升，而启停过程中会造成燃料的浪费，冷机启动会消耗额外的能量。所以，为了提高机组节能水平，需要做好压气机的维护管理，及时进行积垢的清理，并且使用质量优秀的滤芯，保障进气质量。在机组运行过程中，做好管理工作，避免意外情况造成机组停机，产生额外的能耗。