摘要：簡要介紹了9FA型燃?xì)廨啓C(jī)的組成及工作原理，對其運(yùn)行中的壓氣機(jī)水洗工作進(jìn)行了闡述，探討了水洗過程中所遇到的問題及解決辦法，提出了改進(jìn)的思路與方案，并評估了相應(yīng)的效益。

　　關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī),壓氣機(jī),在線水洗,離線水洗,經(jīng)濟(jì)效益

　　為適應(yīng)國家電力供應(yīng)發(fā)展的多樣化，以各種新能源、清潔能源發(fā)電的電廠建設(shè)正在逐步豐富和完善我國以燃煤為主力發(fā)電的格局。在工業(yè)發(fā)達(dá)、用電量高的大中型城市，電網(wǎng)的負(fù)荷需求在白天和夜晚的變化很大，這就需要多樣化的調(diào)峰手段來保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)電廠，具有啟停方便、運(yùn)行靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為了電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段之一。9FA型燃?xì)廨啓C(jī)為美國通用電氣公司(GE)生產(chǎn)，一般采用燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)布置，以提高發(fā)電效率，在國內(nèi)具備一定的裝機(jī)規(guī)模。

　　1 系統(tǒng)介紹

　　9FA型燃?xì)廨啓C(jī)主要由一臺18級的軸流式壓氣機(jī)、一個由18個低NOx燃燒器組成的燃燒系統(tǒng)、一臺3級透平和燃機(jī)輔助系統(tǒng)組成。工作原理簡述為從大氣中吸取一定量的空氣，在壓氣機(jī)內(nèi)壓縮后與天然氣以一定的比例混合，進(jìn)入燃燒腔室燃燒，所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔苿油钙叫�轉(zhuǎn)做功。

　　在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行期間，壓氣機(jī)所吸入的空氣中可能含有灰塵、粉塵、昆蟲和油煙，這些污染物大部分會在進(jìn)入壓氣機(jī)前被入口過濾器除去，而少量的干性、濕性污染物會沉積在壓氣機(jī)的通流部件上，造成燃?xì)廨啓C(jī)的出力及效率下降。因此設(shè)置相應(yīng)的水洗系統(tǒng)，定期對壓氣機(jī)內(nèi)沉積污染物做清潔處理。

　　壓氣機(jī)的水洗方法分為在線水洗和離線水洗兩種。在線水洗是指機(jī)組在接近基本負(fù)荷運(yùn)行時，將除鹽水噴射到壓氣機(jī)中進(jìn)行清洗。離線水洗是指機(jī)組在冷拖方式下運(yùn)行，將加入了洗滌劑的清洗液噴射到壓氣機(jī)中進(jìn)行清洗。兩種方法均要通過啟動水洗泵并操作相應(yīng)的水洗閥門的開關(guān)狀態(tài)，使水洗溶液經(jīng)過管道以適宜的比例、壓力、溫度和流量噴射到壓氣機(jī)中。

　　2 在線水洗的運(yùn)行探索

　　在線水洗的投運(yùn)初期，經(jīng)常會出現(xiàn)水洗泵跳閘的故障，相應(yīng)的Mark VI控制系統(tǒng)上會出現(xiàn)順控邏輯報警，在線水洗的故障率較高。通過對出現(xiàn)的故障類別及次數(shù)的統(tǒng)計，得出引起水洗泵跳閘的故障類別有：水洗泵給水流量低、壓氣機(jī)進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉IGV開度≤68°、水洗泵出口壓力低和水洗泵入口壓力低，其中以水洗泵給水流量低報警出現(xiàn)得最為頻繁。

　　為解決這一問題，在水洗的過程中進(jìn)行了一系列的探索。鑒于兩臺機(jī)組共用一個水洗模塊，通過比較兩臺機(jī)組的在線水洗情況，發(fā)現(xiàn)#2機(jī)組出現(xiàn)的水洗故障明顯多于#1機(jī)組。在對水洗泵出口球閥開度、再循環(huán)門開度、兩臺機(jī)組的水洗總手動門的開關(guān)狀態(tài)等影響因素進(jìn)行一一排查之后，找到了水洗泵因給水流量低而跳閘與在線水洗噴射電磁閥有關(guān)。

　　根據(jù)在線水洗調(diào)試初期的邏輯設(shè)定，在線水洗順控程序執(zhí)行完畢后，即刻關(guān)閉在線水洗噴射電磁閥，延時3秒后停運(yùn)水洗泵，即兩臺機(jī)組的停泵延時均為3秒。而運(yùn)行現(xiàn)狀卻是#2機(jī)在投運(yùn)在線水洗完畢后屢次出現(xiàn)給水流量低報警故障，#1機(jī)則不會。

　　針對兩臺機(jī)組在同一邏輯設(shè)定下所出現(xiàn)的不同情況，分析認(rèn)為由于水洗模塊布置在#2機(jī)主廠房內(nèi)，水洗泵出口距離#2機(jī)的在線水洗噴射電磁閥較近，相應(yīng)的管道布置較短，在順控完畢后電磁閥的關(guān)閉所造成的管道內(nèi)給水流量的下降速度較#1機(jī)快，容易觸發(fā)流量低測點(diǎn)報警，造成水洗泵跳閘后不能再次啟動。

　　因此有必要修改#2機(jī)的在線水洗完畢后的停泵延時邏輯，通過逐步的試驗(yàn)后得出，停泵延時縮短為1秒則不會出現(xiàn)上述問題。此次探索和鞏固后，在線水洗的運(yùn)行一直保持良好。

　　3 離線水洗的改進(jìn)

　　3.1 初期的離線水洗步驟

　　投產(chǎn)初期的壓氣機(jī)離線水洗一直采用GE公司運(yùn)行維護(hù)手冊的建議方式，離線水洗前燃?xì)廨啓C(jī)處于停機(jī)狀態(tài)并充分冷卻，第二級輪間溫度不得超過65.6℃，水質(zhì)和洗滌劑質(zhì)量符合要求，做好水洗隔離措施。機(jī)組必須送入軸封蒸汽、建立真空，強(qiáng)制汽包水位保護(hù)、二氧化碳火災(zāi)保護(hù)，主要參數(shù)都必須達(dá)到機(jī)組啟動條件，然后手動啟動透平排氣框架冷卻風(fēng)機(jī)和2號軸承隧道冷卻風(fēng)機(jī)，同時Mark VI選擇水洗狀態(tài)，方可進(jìn)行壓氣機(jī)的離線水洗，分下列幾個步驟進(jìn)行：

　　(1)清水沖洗

　　在Mark VI上選定離線水洗，使機(jī)組按冷拖方式運(yùn)行，可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉IGV開度自動達(dá)到最大角度，開始60秒鐘的清水噴射沖洗;

　　(2)加洗滌劑清洗

　　完成洗滌劑置換后，在Mark VI上選擇Initiate Wash(初次水洗)，開啟離線水洗噴射電磁閥，分8次噴射洗滌劑進(jìn)入壓氣機(jī)，然后在低盤車轉(zhuǎn)速下浸泡20分鐘;

　　(3)漂洗

　　完成清水置換后，在Mark VI上選擇Initiate Rinse(初次漂洗)，開啟離線水洗噴射電磁閥，開始漂洗循環(huán)，激發(fā)30個漂洗脈沖，在初次漂洗完成后，可根據(jù)現(xiàn)場漂洗清潔程度選擇增加5次額外的漂洗或結(jié)束漂洗;

　　(4)冷拖甩干

　　停止漂洗后機(jī)組投盤車，選擇冷拖方式高速甩干20分鐘，直至各疏水口、排污口完全干燥后停機(jī)，并恢復(fù)水洗隔離措施。

　　3.2 改進(jìn)的思路與依據(jù)

　　由于要使得Mark VI控制系統(tǒng)上允許機(jī)組啟動的所有邏輯條件滿足后，才能啟動離線水洗程序，而鑒于停機(jī)后一些輔助設(shè)備因檢修工作無法啟動，或無必要真正啟動，則可通過強(qiáng)制邏輯條件來達(dá)到這一要求。

　　對于送入軸封蒸汽、建立真空的條件，機(jī)組在進(jìn)行離線水洗前都是經(jīng)過充分冷卻的，且離線水洗時的最高轉(zhuǎn)速只有540r/min，即便不送入軸封蒸汽也不必?fù)?dān)心因漏入空氣使轉(zhuǎn)子的差脹變得過大，同時鼓風(fēng)所造成的汽輪機(jī)排汽缸溫度也不會過高，完全可以通過后缸噴水系統(tǒng)使之降溫，所以機(jī)組也不必建立真空。

　　根據(jù)以上思路，離線水洗前的準(zhǔn)備工作可以免去送軸封、抽真空等步驟，而通過強(qiáng)制真空保護(hù)來使水洗啟動條件滿足。相應(yīng)地可以不用開啟啟動鍋爐來供給廠用輔助蒸汽系統(tǒng)以滿足軸封需求，不用開啟軸加風(fēng)機(jī)，不用啟動真空泵建立真空。閉式循環(huán)水系統(tǒng)方面可以用緊急停機(jī)冷卻水泵來代替閉式水泵的運(yùn)行，開式循環(huán)水系統(tǒng)方面可以用輔助循環(huán)水泵來代替循環(huán)水泵的運(yùn)行。

　　3.3 改進(jìn)后的效益

　　如上所述，改進(jìn)后的方案減少了若干電機(jī)的啟用，或用小功率泵代替大功率泵運(yùn)行，各電機(jī)正常運(yùn)行時的平均功率如下：循環(huán)水泵925kW，輔助循環(huán)水泵118.5kW，閉式水泵332.5kW，緊急停機(jī)冷卻水泵39.5kW，軸加風(fēng)機(jī)14.9kW，真空泵144.8kW，啟動鍋爐風(fēng)機(jī)、給水泵及加藥泵共98.7kW。以一次離線水洗平均耗時10小時計，改進(jìn)后可節(jié)約電量：(925-118.5+332.5-39.5+14.9+144.8+98.7)×10=13579kW•h，以每kW•h電費(fèi)0.52元計算，共節(jié)約電費(fèi)約：0.52×13579≈7061元。

　　另外，啟動鍋爐運(yùn)行時所耗天然氣流量平均為1000NM3/h，所產(chǎn)生的蒸汽流量平均為10t/h，天然氣價格為3.98元/ NM3，蒸汽費(fèi)用為150元/t，則節(jié)約燃料成本：1000×3.98×10=39800元，節(jié)約蒸汽費(fèi)用：10×150×10=15000元。

　　即改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)效益為：7061+39800+15000=61861元。同時減少了離線水洗的工作量，縮短了準(zhǔn)備時間，提高了工作效率，創(chuàng)造了相應(yīng)的安全效益和無形效益。

　　4 結(jié)束語

　　9FA型燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用在國內(nèi)正逐步推廣，對于保障其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的技術(shù)還有待進(jìn)一步的摸索與總結(jié)。壓氣機(jī)的水洗工作是保養(yǎng)燃?xì)廨啓C(jī)的重要手段之一，對燃?xì)廨啓C(jī)的檢修周期、使用壽命有著至關(guān)重要的影響作用。本文探討了現(xiàn)場運(yùn)行中的一些經(jīng)驗(yàn)，旨在促進(jìn)行業(yè)內(nèi)的分享與交流，與大家共勉!

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] GE Energy. Operating Procedures Manual. F-Class Gas Turbine Compressor Washing, GEK 107122c, Revised August 2005.

　　[2] 廣州珠江天然氣發(fā)電有限公司, S109FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行規(guī)程(第三版). Q/ZJRD-302.01-2012.

　　[3] 中國華電集團(tuán)公司, 大型燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書, 設(shè)備及系統(tǒng)分冊. 北京: 中國電力出版社, 2009.