顾振华

1 机组简介

（1）燃气轮机为GE公司PG9171E型燃气轮机，发电机额定功率135 MW。

（2）蒸汽轮机为南京汽轮机厂LCZ60-5.8/0.98/0.58型汽轮机，发电机额定功率60MW。采用第9级后抽汽作为供热蒸汽，抽汽口的蒸汽额定参数为354℃，0.98 MPa，焓值为3 165 kJ/kg。

2 发电气耗简述

2.1 供热机组发电气耗的计算方法

发电气耗=（天然气耗气量-供热气耗量）/总发电量。

2.2 供热量对发电气耗的影响

从发电气耗的计算公式可以看出，发电气耗主要受到：天然气耗气量、发电量与供热量的影响，其中耗气量与燃机发电量直接相关，汽机发电量的大小也主要取决于供热量的多少。

换而言之，发电气耗的主要影响因素为燃机负荷的大小与供热量的多少，即发电气耗公式可以等效为：

发电气耗=（f1（燃机负荷）-f2（供热量））/（燃机负荷+f3（燃机负荷）-f4（供热量））

只要求证上述4个函数关系，就可以通过燃机负荷及供热量两个参数，直接得出燃气蒸汽联合循环热电机组的发电气耗。

其中供热气耗量可以通过计算获得供热气耗量（Nm3）=f2（供热量）=供热气耗（Nm3/GJ）×供热量（GJ）据统计，该燃气蒸汽热电联产电厂供热气耗为：31（Nm3/GJ）

2.3 燃气消耗量

据悉，燃机负荷与进气量、燃料量、进气温度、压气机效率等参数均有关系，理论上无法与单一参数建立函数关系。

某燃气蒸汽热电联产电厂燃机负荷与天然气瞬时流量的关系如下图1。

如图所示，该燃气机组在燃烧进入预混模式后，燃机负荷与天然气的耗气量基本呈线性关系。

即天然气耗气量（万Nm3）=f1（燃机负荷）≈（0.0 214×燃机负荷（MW）+1.25）×运行时间（h）。

图1某燃机电厂燃机负荷与天然气瞬时流量的关系

2.4 汽机纯凝负荷

纯凝汽机负荷与预混燃烧情况下的燃机负荷之间存在着某种函数关系，据统计，临近负荷情况下，两者关系近似于线性关系。可以得出：

汽机纯凝负荷（MW）=f3（燃机负荷）=[0.32×燃机负荷（MW）+22]

3 降耗方案

3.1 选用高热值燃气

热值越高，单位体积的燃气在完全燃烧后产生的热能就越高，所能转化的电能也就越高。因此，在具备条件的情况下，可以选用热值相对高的天然气作为燃料，达到降低发电气耗的目的。

3.2 提升燃机效率

燃机的运行效率受压气机运行效率的影响很大。燃机的压气机在运行中会出现效率逐渐下降的现象。其效率下降的原因除了环境温度、湿度影响等不可控因素外，最主要的一个因素就是压气机叶片积垢。压气机叶片积垢越多，压气机运行效率越低。为了保持压气机叶片表面清洁，保证压气机在较高效率下运行，应根据压气机运行情况进行水洗操作。

据统计通过离线水洗，压气机效率可提升2个百分点。

当压气机运行效率累计下降90%以下时，应安排离线水洗操作。通过合理安排燃机的离线水洗、选用经济性较好的进气滤网等方法可以提高压气机在一定运行小时数内的效率，从而提高燃机运行效率，达到降低气耗的目的。

3.3 合理安排调峰时间

在启动阶段，由于初始负荷低，气耗较高。若频繁调峰，则会导致月度、年度的发电气耗增加，从而降低机组的经济性。

据统计，在启动过程中发电气耗甚至可以达到正常纯凝运行时发电气耗的10倍。

因此合理安排机组的调峰次数与调峰运行的时间，可以有效降低当天甚至月度、年度的发电气耗。

3.4 调整供热量

当抽汽量增大时，进入汽轮机末几级做功的蒸汽量变少，从而使得汽机的负荷降低；又因为汽轮机排汽变少，可以节约循环水电量，同时还可以提高机组真空，汽轮机的效率得到提高。

在抽汽工况下运行时，汽机负荷为当前燃机负荷工况下的纯凝负荷减去抽汽所影响的负荷来计算，根据统计，该燃气蒸汽热电联产发电厂1吨抽汽约影响200度电，即

供热影响电量（kWh）=f4（供热量）≈200（kWh/t）×供热量（t）

所以公式可以简化为：

3.5 合理调整发电负荷与供热量

通过计算模型，可以推算出为了达到某个气耗目标，而需要达成的燃机负荷与供热的“平衡点”。

例如：当月气耗目标为0.195 m3/kWh为目标，不难算出，燃机负荷在100 MW时，汽机纯凝负荷按照54 MW计算，为了满足当月气耗目标，抽汽量应为71.67 t/h。

双机并列运行时，不难计算出满足当月气耗目标的总抽汽量：

表1双机并列运行时燃机负荷与抽汽流量关系1

若当月气耗目标为0.195 m3/kWh，则双机运行时，若燃机负荷在100 MW左右，则需要控制总供热量在143.33 t/h左右，才能保证气耗达标。

同样的，可以根据不同的抽汽量来计算合理的燃机负荷，从而使气耗达到0.195 m3/kWh的目标值，双机运行时，在抽汽量恒定时，对燃机负荷的要求如下表：

表2双机并列运行时燃机负荷与抽汽流量关系2

例如：当月气耗目标为0.195 m3/kWh，则双机运行工况下，若供热量在150 t/h时，则需要控制每台燃机负荷不低于95.85 MW，才能保证气耗达标。

然而对于并网运行机组而言，AGC的投入限制了发电厂对于负荷的自我控制，而供热量由受限于热用户压力的需求变化。因此实际优化调整时，在参考简化气耗公式的同时，仍应根据实际情况进行协调与控制。

4 分析总结

通过建立燃气蒸汽热电机组的发电气耗数据模型，只要确定了发电气耗各项公式参数之间的函数关系，就可以通过燃机负荷、抽汽量两项变量的控制，即可以通过对机组运行方式的合理安排，实现对发电气耗的控制与优化。