安萨尔多AE94.3型联合循环机组的性能加热器(FGH)优化探讨

２２　余热锅炉　２０１８．２　安萨尔多Ａ．Ｅ９４．３型联合循环机组的性能加热　器（ＦＧＨ）优化探讨　杭州锅炉集团股份有限公司邓峰李欢黄任威　摘要本文主要探讨了燃气一蒸汽联合循环机组（安萨尔多ＡＥ９４．３型）中　｝生能加热器供水方案的优化措施。　关键词：火性能加热器ＦＧＨ　随着环保要求的提高，以天然气为燃料　的燃气一蒸汽联合循环电站在国内也得到　了普及。主要的主机厂有哈电ＧＥ、华电重工　西门子、东方三菱。近几年，上海电气的安萨　尔多机型迅速抢占市场，也慢慢成为主要的　主机厂之一。　为提高燃机效率，在天然气进燃机前会　将其温度由室温预先加热到一定温度，该套　装置称为天然气性能加热器，简称ＦＧＨ。机型　越大，ＦＧＨ的收益效果越明显。所以，目前大　型Ｆ级机组中ＦＧＨ设备己成为常规配置。不　同型号的燃机，ＦＧＨ的配置方案也各不相同，　详见表１。　１．燃机性能加热器的现状　表ｌ不同型号燃机的ＦＧＨ配置方案　燃机型号　哈电ＧＥ　华电重工西门　子　Ｓ１　０９ＦＡ　５４００ＯＦ　天热气出口温　热源温度　度　２００℃　１９５～２Ｏ５℃　热源回水温度　热源出处（余　热锅炉）　中压省煤器出　６Ｏ～７Ｏ℃　口　１　３Ｏ℃　　５０℃　１４０１～７０～８０℃　中压给水泵出　口　东方三菱　上海电气安萨　尔多　Ｍ７０１Ｆ４　ＡＥ９４．２００℃　１　３Ｏ℃　ｌ９５～２０５℃　６０～７Ｏ℃　中压省煤器出　Ｉ＝／　３　１４０～１５０℃　９Ｏ～１　Ｏ０℃　中压给水泵出　口　根据目前配合的安萨尔多ＡＥ９４．３型机　水，天然气一般由室温加热到１３０￣Ｃ左右，以　组的经验，天然气性能加热器采用的是气一　水换热器设备，热水来自余热锅炉的中压给　同型号燃机的某纯凝机组为例，其系统流程　详见图１。　余热锅炉２０１８．２　中压给水泵电机功率将超过２００ｋＷ，需采用　６ｋＶ或１０ｋＶ的高压电机，投入成本较高，且　运行效率也较低。　因此，对该机型性能加热器供水方案进　图１　ＦＧｔｔ系统流程示意图　根据该系统的热平衡，ＦＧＨ所需的热　水来自中压给水泵出口，性能保证纯凝工　况１００％负荷（１５．７—１００ＧＴ—ＧＡＳ）时供热水　温度为１５１．８℃，供热水流量为６９．１ｔ／ｈ，经　ＦＧＨ换热后回水至锅炉凝结水入口管道，回　水温度１００℃。　采用管壳式气一水换热设备，由于天然　气和热水管直接接触，为避免出现泄漏时，　天然气向水侧泄漏而扩大故障隐患，一般供　水压力需大于天然气压力，常规天然气压力　为４ＭＰａ左右，所以，供水压力一般为５ＭＰａ　左右。　为了同时满足中压锅炉给水、再热器　减温水及ＦＧｉｔ供水压力的要求，中压给水泵　需按出口５ＭＰａ压力进行选型，中压给水泵　若据此选型后会造成在运行时中压锅炉给　水调节阀有较大的截流损失，造成一定的浪　费；同时ＦＧＨ供水流量相比中压锅炉系统　给水流量要大，ＦＧＨ供水时对中压锅炉给　水会带来较大的波动；考虑ＦＧＨ供水流量，　行优化非常有必要。　２．方案优化　２．１．ＦｆＨ供水来源优化　由于高压给水泵与中压给水泵的水同　是来自低压汽包的除氧水，水温相同，所以，　ＦＧＨ供水来源优化为来自高压给水泵抽头，　中间抽头压力满足供水需求，由于优化前　后，主要影响的是高、中压给水泵设备，现以　该工程性能保证纯凝工况１００％负荷为例，　将水泵的具体参数进行对比，如表２所示。　表２高、中压给水泵参数对比　１　名称　单位　优化前　优化后　主出口　流量　ｔ／ｈ　２９５．１　２９５．１　抽头流　号　ｔ／ｈ　｜　６９．１　入力　口压　ＭＰａ　０．５　０．５　高压给　主出口　水泵　压力　ＭＰａ　１　５．１２　ｌ　５．１　２　抽头压　力　ＭＰａ　ｔ　５　电机功　ｋＷ　１　６７　３　１　７７５　耗　电机铭　ｋＷ　２５Ｏ０　２６００　牌功率　出口流　量　ｔ／ｈ　１　２８．８　５９．８　入力　口压　ＭＰａ　Ｏ．５　０．５　中压给　出口压　水泵　力　ＭＰａ　５　４．３　电机功　ｋＷ　２４４　１　００　耗　电机铭　ｋＷ　４００　１　８５　牌功率　高／中给水泵电机　１９１　８　１８７８　功率总计　余热锅炉２０１　８．２　从运行功耗上来说，优化后的总功率略　低于优化前４０ｋＷ。主要得益于：　１）中压给水泵出口压力只需要满足中　从安全运行来说，ＦＧＨ供水由高压给水　泵抽头提供，其流量相比高压系统给水流量　较小，对锅炉高压给水波动基本无影响。中　压给水泵无需考虑ＦｆｉＨ的供水，其运行波动　也小。　压锅炉给水的要求，中压锅炉给水调节阀有　合理的压降，中压给水泵运行效率更高，且　运行波动小；　２．２．Ｆ６Ｈ回水温度优化　根据某厂原热平衡中ＦＧＨ回水温度为　１００℃，相对其它主机厂的性能加热器回水　温度（一般为６０￣Ｃ左右）要高很多，存在优　２）相对来说，高压给水泵的运行效率要　高于中压给水泵，因此从高压给水泵抽头向　ＦＧＨ提供热水方案也更节能。　从投资成本上来说，优化后的中压给水　泵电机功率降到２００ｋＷ以下，采用３８０Ｖ电　化空问。本工程凝结水温度约为４０℃左右，　从能量的利用角度，将ＦＧＨ回水温度优化至　６５℃左右，可降低供ＦＧＨ热水流量，在保证　相同换热器形式和ＦＧＨ需求热量相同的前　提下，性能保证纯凝工况１００％负荷ＦＧＨ回　水温度分别为６５℃和１００℃时锅炉的参数　对比如表３所示。　动机即可，机组投资成本更省；高压给水泵　需做抽头，电机功率也略有提高，投资略有　提高，但水泵和电机未跳级，提高的成本相　对没有采用中压给水泵成本降低的多，如果　中压给水泵采用变频调速，加上变频器的成　本降低，效益会更加明显。　表３不同回水温度时锅炉参数对比　序号　描述　单位　回水温度按　６５℃　回水温度按　１００℃　１　２　３　燃机负荷　大气温度　烟气温度　％　℃　℃　１００ＧＴ　１　５．７　５８１　１　００ＧＴ　１　５．７　５８１　４　５　烟气流量　凝结水温度　ｋｇ／ｓ　℃　７４４　４０．５　７４４　４０．５　锅炉参数　６　温度　℃　５６０　５６０　７　８　９　高压蒸汽　医力　流量　温度　ＭＰａ．ｇ　ｋｇ／ｈ　℃　１　３．５　８　２９５３８０　５５２　１　３．５８　２９５　３７７　５５２　１　０　１１　热再蒸汽　厂玉力　流量　ＭＰａ．ｇ　ｋｇ／ｈ　３．０６　３３　３Ｏ２４　３．Ｏ６　３　３３０３８　１２　１　３　１４　１　５　１６　冷再蒸汽　温度　流量　温度　厂玉力　流量　℃　ｋｇ／ｈ　℃　ＭＰａ．ｇ　ｋｇ／ｈ　３５８．５　２７　３１６７　２４１．６　０．３８　５　５６４８　３５　８．５　２７　３１６５　２４１．７　０．３８　５　５１８９　低压蒸汽　余热锅炉　２０１８．２　１　７　温度　℃　３２４　２５　３２４　１８　１９　中压蒸汽　压力　流量　ＭＰａ．ｇ　ｋｇ／ｈ　３．２６　５９６３７　３．２６　５９６５４　２０　２１　２２　２３　ＦＧＨ供水温度　ＦＧＨ回水温度　ＦＧＨ供水流量　ＦＧＨ换热量　℃　℃　ｋｇ／ｈ　ＭＪ／ｈ　１　５　５．２　６５　４１９４５　１　５６８　３　１５５．２　１　００　６９０６１　１５６８３　【　２４　锅炉排烟温度　℃　８８．１　８８．６　回水温度优化到６５℃，高压蒸汽和热再　蒸汽的出力基本同优化前一样，然而，低压　时间，每度电０．５７元来粗略估算，单台机组　每年可节约的费用为８０ｘ３５００ｘＯ．５７＝１５９６００　元。这对于机组的长期运行将带来长远效　益。　蒸汽流量增加了４５９ｋｇ／ｈ，排烟温度降低了　０．５℃，锅炉热效率提高了０．１％；由于减少　了ＦＧＨ供水流量，给水泵运行功耗可以降低，　参考文献　［１］杨顺虎．燃气一蒸汽联合循环发电　设备及运行［Ｍ］．北京：中国电力出版社，　２００３．　初步估算给水泵运行功耗将节约４０ｋＷ。　３．结论　按此两种方案优化后，联合循环机的出　力近似于优化前，但是，余热锅炉的投入成　本将有所降低，且余热锅炉的总运行功耗将　降低约８０ｋＷ，如按照１年３５００小时的运行　［２］华浩磊．燃气轮机天然气系统配置　方案的探讨［Ｊ］．发电设备，２０１０，（４）：２５７—　２６０．