崔柳

广东省东莞市中电新能源热电有限公司 523000

摘要：由于我国能源结构的不断调整以及天然气的普及应用，所以大部分地区已经采用了9E联合循环发电机组。虽然设备性能较为良好且经济指标比较先进，但是依然需要结合当地电网的运行特点，做技术改进和运行的优化，提升节能降耗性能，降低运行成本。本文通过阐述9E燃气-蒸汽联合循环发电机组的相关概念，并分析研究了通过节能措施来提升发电机组的节能运行能力。

关键词：节能降耗；9E燃气-蒸汽联合循环发电机组；节能运行

我国虽然是能源生产大国和消费大国，但是我国的能源利用率却并不高，要提高国家能源效益，确保经济的持续发展，必须在节能降耗上采取有效措施。因此我国大部分地区都已使用9E燃气-蒸汽联合循环发电机组。根据当地电网运行特点，对9E燃气-蒸汽联合循环发电机组采取有效的节能措施，可以进一步的起到节能的目的。

一、9E燃气-蒸汽联合循环发电机组相关概念

联合循环系统由两个系统组成，即蒸汽轮机系统与燃气轮机系统联合组合成的联合循环发电配置。因使用燃烧工质的不同，分为天然气、高炉煤气、燃油等联合循环燃机，如果按功率的不同，可以分类成小型、微型、重型等一些类型燃机。重型燃机与小型燃机各有优缺点，对于重型燃机来说，使用寿命比较长。对轻型燃机来讲，其结构轻便且紧凑，但是使用寿命相对较短。

（一）联合系统中的蒸汽轮机系统

蒸汽循环中的主要设备是蒸汽轮机，在进气参数上面，可以分为多参数与单参数。一般设备选择使用是依据余热锅炉的蒸汽参数来确定。联合循环系统中蒸汽轮机的特点有三个。第一个特点，需要满足机器快速启动的要求，需要采取一定的措施来提高其性能。第二个特点，由于功率从100%直线下降为45%时，蒸汽的压力却线性降低然后恒定不变，因此需要采用滑压运行方法，不能使用恒常不变的调压方式。第三个特点，在联合循环系统中，蒸汽轮机不具有回热给水加热系统，导致此轮机与常规蒸汽轮机想比，由低压缸排向凝器的蒸汽流量要更多。所以应该改进联合循环系统中蒸汽轮机的凝汽器与低压缸，来增大此轮机换热面积与通流能力。

（二）联合系统中的燃气轮机系统

燃气轮机系统的工作原理，即轴流压气机将外部空气吸入设备里，然后经过压缩后，将压缩气体送到燃烧室，与燃烧室的燃料进行混合后，使用受控方法将混合物进行定压燃烧。其形成的高压高温烟气进入到透平段，在经过膨胀运行后，带动动叶片高速旋转，引起转子旋转运动，其输出的功率一部分用于驱动压缩机，其他部分用于对机械设备的驱动。燃气轮机需要在启动设备的带动下从静止启动，达到一定转速后，在燃机点火运行并及时与启动设备脱离。因从燃气轮机中出来的烟气温度一般在500℃以上，在普遍情况下，都被回收利用。由于燃气轮机负荷适应能力好且启动停止速度快，所以燃气轮机一般应用于电力供应不足且经济发展比较快的调峰电站和地区。

燃气轮机系统主要包括主体构成和整机系统两个部分。其主体由燃烧室、透平段和压气机组成。因透平段与燃烧室在高温环境下，且要承受因燃气轮机启动与停机时产生的热冲击，因此这两个部件的性能是影响轮汽机寿命的主要因素。为了保证轮机的运行寿命，需要使用空气冷却技术以及钴基等耐高温材料与耐温涂层。燃气轮机系统的整体系统除了基本部件外，需要具备良好的调节保安系统以及附属系统与设备，如起动装置、空气过滤器、润滑系统、消防设备等。

（三）关于联合循环系统中的余热锅炉

在联合系统中，余热锅炉利用燃气轮机排除的烟气来生产蒸汽。因燃气轮机排出的温度很高，所以余热锅炉用对流换热的方式来进行生产，其具备几个特点，第一，采用的汽包比平常锅炉的要大。第二，通常使用的是空间系数比较好的翅片管。第三，一般将余热锅炉的排烟温度定为150℃以下。

二、在9E燃气-蒸汽联合循环发电机组中的节能运行中的有效节能降耗措施

（一）降耗措施在燃气轮机的节能运行

1、预热天然气

因为我国的联合循环机一般用于调峰，因此机器启停运行比较频繁，所以为了使机组能够较为经济的运行，需要在不影响安全运行的条件下，对循环机组进行改造，减少其启停机次数。燃气轮机的燃烧与燃烧室的动态特征受天然气温度变化的影响，为了满足9E机组的燃烧要求，应该将天然气的温度控制在20℃左右。通过热水锅炉加热来控制天然气的问题，热水锅炉具备温控单元，能够对低温启动和高温停用实行自动控制，从而保证天然气的温度一直处于比较好的状态，提升联合循环机组的经济性能与安全性能。

2、使联合循环系统下的燃气轮机机组冷态启动时间改善

依据相关机组启动数据，可以了解到机组的冷态启动为启动主要方式。从启动燃气轮机开始，到联合循环机组带满负荷运行，这个时间段大约为4个小时。对于调峰电厂来讲，必须保证启动时间短，保证能快速响应电网调度，保证机组的运行经济性。虽然对燃气轮机来说，其启动较为迅速且运行较为稳定，但余热锅炉厚壁以及金属蒸汽轮机在受热后会有应力变形情况，所以其启动时间受到了一定的限制。

保证满足燃气轮机快速启动的要求，联合循环机组可以从以下方面优化快速启动项目。第一方面，在保证机组安全前提下，降低汽轮机加负荷和冲转的时间。第二方面，降低余热锅炉侧生成的等待时间，且使其满足汽轮机冲转要求的蒸汽参数。第三方面，不仅要优化燃气轮机以及疏水系统的运行性能，而且需要优化燃气轮机和锅炉的启动时间。

通过此优化调节，与优化前启动方式相比，将燃气轮机从启动到汽机冲转的启动时间缩减了将近20min，能够节省天然气达2000m?，并有效减少了机组的启动时间，缩减了机组启动耗费的天然气。

3、改善冷却循环方式

在燃气轮机停机后，因燃气机润滑油系统与燃气轮机的燃油温度较高，因此冷却需要循环水。一般在常规下，要开启1台300KW功率的循环泵对循环水进行长时间的冷卻。依据数据分析，在出环境温度在1-10℃条件下，可以使用内冷水冷却，而不使用循环泵，或改用功率较低的小型循环泵进行冷却，降低对燃气轮机在低温环境里的备用电能的损耗。

4、使燃气轮机的离线水洗周期改善

因燃气轮机的长时间运行，其热效率会慢慢降低。所以为了保证燃气轮机的热效率，需要定期对燃气机的性能进行测算，并与GE公司的折算公式相结合，统计分析燃油轮机的周期负荷下降值、实际气耗等参数，根据分析结果，制定出合理的离线水洗周期。在使用该措施后，可以将燃气轮机的负荷下降率降低1%-2%，提升发电经济效益。

（二）降耗措施在蒸汽轮机与锅炉的节能运行

1、改善汽轮机的疏水系统

因燃气轮机运行启动频繁，余热锅炉在升温升压的过程里，因疏水温度高且流量大，导致排污降温池有很多蒸汽冒泡，且有翻滚出2m左右的水柱翻滚出，在此情况下，即使将循环冷却水开到最大量，也只能稍微缓解此现象。特别此现象在蒸汽轮机中更为明显，如果燃气轮机将封闭母线架设置在排污降温池的正上方，将影响设备运行的安全性，且会导致热能的严重浪费和循环冷却水的消耗，因此在对汽轮机的疏水系统进行改进时，可以在以下方面来实施：

对汽轮机的疏水系统进行改进，可以改善其操作流程方面。在汽机的高、低旁阀启动后，且高旁阀前的汽温在150℃以上，此时手动强制关闭疏水至全厂疏扩气动门。在汽机挂闸后，使汽轮机的运转速度达到600r/min时关闭。在汽轮机负载达到15%的额定负荷时，使汽轮机的所有疏水关闭。通常在正常停机情况下，在气机负荷降低到15%时，应该强制关闭在汽轮机高、低旁阀门前的疏水至全厂疏扩气动门，开启其余的疏水气动门。应当延迟疏水至全厂疏扩气动门的开启时间，使其开启时间在汽轮机高、低阀门关闭之后。如果使用这种操作的话，能够防止高温疏水大流量连续的进入排污降温池，且能够确保疏水的稳定性以及连续性。通过优化操作流程后，不仅对其存在的不安全性进行了改进，而且在一定程度上提升了机组的热能效率，降低了工业循环水的使用量。

2、在机组启停的过程中进行优化辅机启停的措施

厂用电率是衡量联合循环机组经济性能的主要经济技术指标之一，减少辅机耗电是降低厂用电率的主要措施，除了对辅机进行变频改造等技术措施外，通过对辅机在运行方面存在的节电潜力的挖掘，可减少机组启停过程损耗，，降低机组厂用电率。如循环水泵在机组冷态启动时先启动小泵，在高旁投入前再启动 一台大泵，第二台汽机并网后根据负荷情况启动，热态启动过程先启小泵运行，抽真空后即启动一台循环水大泵，第二台循环水泵并网后根据机组负荷情况启动；停机时当汽轮机负荷低于一定值（如9E机组汽机负荷40MW）时停运一台循环水泵，机组解列后转速低于2500rpm且确认无蒸汽排入凝汽器时，开启高旁减温水10%并打开本减温水电动门，启动循环水小泵，停运另外一台循环水泵。冷却塔风机机组启动过程当高旁投入后根据循环水池水温上涨情况逐台启动，停机时燃机开始降负荷时即可停运全部风机。凝结水泵在启机时等待主汽压力到一定值（如0.2MPa）时启动，停机时轴封退出主汽压力泄至0时停运。

3、改善对热力设备水汽系统的保养措施

因热力设备在停运时会受到腐蚀，因此需要采取一定的保护措施，在停用保养上，应该使用将热风干燥设备保养和余热锅炉开机保养相结合的方法。这个方法要求，每月必须进行一次余热锅炉的开机保养，在锅炉带压放水一周后，将热风干燥装置启动。

（三）合理布置发电岛

在联合循环中，应该对燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉以及发电机进行合理的布局，其布置的合理性与否，直接影响了联合循环装置的运行性能。在2GTG&HRSC+ISTG联合循环配置中，通常有几组不同的布置。一般情况下，不应该选取主蒸汽管道长的布置方式，因为会降低联合循环机的热经济性能与调峰性能。在技术经济较为合理且在场地允许的情况下，使联合循环机组的布置对称且紧凑，并尽可能的缩减主蒸汽管道的长度。比如不应该选用以下（b）式联合循环布置方式。

2GTG&HRSC+ISTG联合循环布置方式图

GT为燃气轮机；ST为汽轮机；G为发电机；HRSG为余热锅炉

结束语

因节能降耗关系了国家的能源效益，所以必须加强对其的重视度，应不断改进节能措施，在施行节耗措施时，应该分别进行分析，如从燃气轮机上改进节能运行方、及从蒸汽轮机改进节耗措施，并合理的布置机组的布局，通过不同的节耗措施，达到提高节耗的有效性的目的。

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[3]顾红柏.双压节能型燃气-蒸汽联合循环发电机组设计上的问题及对策[J].广东电力，2012，15（6）

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值，也就是说项目进度落后了。如果发现延后的工作是在关键路径上，或者如果该项工作的延误会给后续工作产生总要影响或者给工程项目带来高风险，就要马上采取措施，以便在以后的工期内消除延误工作带来的影响。相反，如果工作是一个正的进度差异或者认为不会给工程带来高风险，就不应该增加资源来加速项目的进度。财务管理部门和工程管理部门周期性地测量项目成本执行效果，可以描述项目已完工部分的赢得值和为实现赢得值而实际产生的费用之间的关系。

7、项目进度与成本的偏差识别和分析

经过之前的成本核算和绩效评估，通过赢得值法中四个评价指标可以发现出项目中的费用和进度偏差。项目中偏差产生的原因是多种多样的，例如：最初项目计划制定对设计周期估计不足、采购中遇到供应商无法及时供货、现场安装发现设备缺损等，无论何种情况发生，最终都会体现为项目运行偏差。

8、完工成本預测

在通过对实际成本和测算成本比较基础上，结合进度的绩效测量，财务管理部门和项目管理人员可以快速、独立的预测项目全部完成时所需的总成本。

9、改进措施

在以上实际进度与成本偏差识别的基础上，项目管理人员可以对项目状况进行更深层次的分析，从而判断出项目当前的状况属于哪一类，对项目整体运行趋势有一个了解并采取相应的措施。

在项目的实际运行过程中，往往会产生偏差，甚至是很大的偏差，这就要求项目的相关管理人员对项目费用和进度的进展状态随时进行监控。将国际上先进的工程公司普遍采用的赢得值法用于对工程项目的费用、进度综合分析控制。通过工程成本的动态集成管理，克服了以往费用与进度分开控制的缺陷，通过以资金已经转化为工程成果的量来衡量工程项目实际进度和耗费资源的情况实现动态的工程项目监控。通过经常地、及时地费用进、度绩效分析，可以及早地发觉费用、进度差异，以便在情况变坏之前能够采取纠偏措施。从项目实践来看，有效的避免了电网建设项目超预算导致无法按期进行工程决算的问题。

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Web认证、MAC地址认证和802.1x认证是电力调度数据网常用的集中终端授权访问控制的方法。Web认证的方式比较便捷，无需安装相应的软件，但其认证系统存在较大的安全隐患，容易出现网络堵塞，因此，安全性能一般。MAC地址认证比较简单、有效，但需要对所有用户的MAC地址进行记录，因此不适合用户较多和移动终端的情况，且其维护和配置都相对复杂。802.1x认证是一种认证策略，其具有逻辑端口和物理端口的双重性质，能够对认证端口进行辨别，除了802.1x的广播报文和认证协议，不允许其他端口通过。在实际应用过程中，可以根据电力调度数据网的实际情况来选择合适的认证方式，实现电力调度数据网的应用接入安全。

结束语

总而言之，电力调度数据网的安全性，对电力企业供电的稳定和人民的用电安全都有着重要的作用。因此，相关的法律法规对于电力调度数据网的网络提出了很高的要求。要保障电力调度数据网在复杂的网络环境中的安全，就需要积极应用安全技术，以减少各种安全隐患，提高电力调度数据网的自动化水平和安全性能，保障其平稳、安全运行。

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