燃气发电机组节能先进技术及管理综述

学术论文 2018-02-11 10:29:25
    0引言
    与常规的火力发电机组相比,燃气-蒸汽联合循环发电机组具有占地规模小、效率高、环保、启停迅速等优势,国内装机容量逐步提高。近年来,面对国家能源形势严峻、环保压力加大等挑战,国家节能管理要求越来越高,作为重点耗能装置,我们应当不断加强燃气-蒸汽联合循环发电机组的节能管理,提高发电企业能源利用水平。
燃气-蒸汽联合循环发电机组消耗的能源主要有天然气和电力。天然气消耗占整个能源消耗的97%以上,主要用于燃气轮机燃烧和启动锅炉的燃烧消耗。电力消耗占整个能源消耗的1%左右,主要用于辅机的消耗。因此从能源消耗来讲,提高燃气-蒸汽联合循环发电机组的能效主要是两种方式,一是提高燃气-蒸汽联合发电机组的发电效率,即降低发电气耗,减少天然气的消耗。二是降低整厂的厂用电率,即减少辅机的天然气和电力消耗。而根据节能手段或方法来讲,提高燃气-蒸汽联合循环发电机组能效主要包括源头节能控制、节能先进技术改造和节能优化运行技术。为了更清晰、全面的介绍燃气轮机联合循环发电机组的节能技术,本文从以上三个方面进行详细阐述。
    1 源头节能控制
    从国内外管理经验教训和各行业实践中我们可以发现,“加强源头控制”怎么强调都不为过。同样,节能管理也应从源头加以有效控制。必须在节能评估和设计之前,全面开展调研,了解其他发电企业在设计和运行中成功经验和不足,将好的做法在项目中加以采纳,摒弃和避免同类问题的产生,为做好固定资产投资项目节能评估提供技术支持,还要在采购、建设和生产过程中,严格落实节能评估审查意见。对于非固定资产投资项目,采购的设备要选用达到国家1级能效标准的产品和设备,特别是空调、电动机、压缩机、锅炉、空压机、变压器、泵与风机、照明灯具等,将能效指标作为重要的技术指标列入设备招标文件和采购合同。多家电厂实践表明,电机变频控制、泵与风机液力耦合器、压缩空气系统群控技术、余热余压冷能厂间联合应用、优化电能质量、自然采光设计、选用节能LED灯具等技术具有非常好的节能效果。
    2 节能先进技术改造
    对于已经运行的机组,由于项目建设较早,或者当时技术尚未成熟,在设计、建造阶段未考虑的,可以在生产运营阶段实施节能改造。结合近几年燃气电厂节能改造项目的实施情况及效果,比较成熟的节能技术主要有真空泵改造、高效水泵节能改造等8个项目。以透平清吹冷却空气系统改造为例,因吹扫空气系统使用全厂压缩空气气源,存在先用空压机将空气升压再大幅降压使用的缺点,造成系统耗电量偏高。通过增设低压螺杆空压机气源与按照透平上下缸温差进行吹扫控制相结合的优化改造,每台机组年节省吹扫耗电费用约4.49万元,可将优化改造前吹扫耗电费用降低60%,回报年限为3年。以LED灯节能改造改造为例,LED灯相比节能灯节能超过30%,平均寿命延长2倍,色彩丰富,易于控制,不含汞。办公室、维修车间、厂房等非特殊用途的灯均可更换为LED灯。从实际效果来看,项目投资回收期为2-3年,不仅节能电力,而且经济性较好。
    3 节能优化运行技术
    燃气轮机发电机组大多是调峰机组,频繁启停,机组人员的操作水平对机组的能耗影响很大。近年来,许多电厂针对自身机组运行特点,在大量研究实践和借鉴他厂成功经验的基础上,制定采取了多项节能优化运行措施,这些措施的出发点可以归纳为三类,一是减少机组启、停机过程的时间,精细化管理辅机开、停机时间,从而减少燃料消耗和辅机运行能耗。二是辅机运行优化技术,采取有效措施保障辅机在高效率运行区域运行,同时避免能源的浪费。三是其他节能技术。以上三类节能优化运行技术详细内容如表2所示。
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    4电厂节能管理潜力发展方向
    随着节能技术及节能措施的普及及推广,企业节能潜力越来越小,企业节能的难度越来越大。企业生产管理水平则成为影响节能工作的重要因素,而企业生产管理水平是一个综合性的、由上至下所有员工努力的体现,决定因素很多,尤其是企业一把手的意识和态度。所以一方面必须把节能作为“一把手”工程,企业一把手亲自挂帅抓节能工作。另一方面制定完善的节能奖惩机制,充分调动、鼓励全员参加节能工作的积极性,集中大家智慧提升节能管理工作。
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