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GE9F燃机启停过程中机力风机的启停优化研究

富海波

单位杭州华电半山发电有限公司,310015

摘要: 机力塔是燃机启用过程中的重要设备,由于该设备在使用过程中,会增加耗电量,对于企业而言,必须在保障运行安全与稳定的基础上,找寻最佳启停时间,从根本上减少用电。鉴于此情况,本文将以GE 9F燃机为分析对象,对运行过程中机力风机启停开展研究,在提出具体优化路径后,得出相应的结论,研究结果表明,在优化启停后,风机能耗会显著降低。希望通过本文研究,为相关人士提供参考。
关键词: GE9F燃机;启停分析;机力风机;运行优
DOI:10.12721/ccn.2024.157376
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引言:GE9F燃机是企业运行过程中的冷却塔代替装置,可保障电网调峰质量,但由于机力风机在运行阶段,需要重复展开启停操作,在使用时,虽然可以满足实际需求,但会增加电力消耗。在此背景下,应借助启停分析,科学管控启停时间,以此保障启停控制的科学性与合理性。由此可见,围绕GE9F燃气运行过程中机力风机启停开展研究,对于减少资源损耗,强化发展成效意义重大。

一、机力塔相关概述

冷却塔是一种循环冷却剂,其核心效用是降低水温,实现蒸发散热,此类装置虽然能够达到预期效果,但随着技术的不断发展也存在诸多问题。与传统电力企业使用的冷却塔相比,机力塔是一种升级之后的有效降温装置,不仅不占用多余空间,而且美观度更高,可以为电力企业发展提供有力保障。在当前市场中,机力塔主要是通过引入新风换热的方式进行处理,由于前期系统设计的过程中是以碳素材料为主,因此在后续使用环节不仅具有良好的导热、耐腐性能,而且能有效节约水资源20%左右,可以达到良好的使用效果。从原理的角度来看,机组运行的过程中,会先将水引入到冷却塔顶,之后通过均匀喷洒的方式进行材料处理,并引入不饱和空气,使其进入装置内部,通过冷热交换的方式实现能量传递,最后完成气体抽出,达到降温的成效。图1为原理结构图。 就目前来看,此套装置设计过程中,内部装有两台水泵,其流速约为11000t/h,是当前电力企业运行中非常关键的装置设备[1]

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图1机力塔原理图

目前市场上机力风机主要是以环氧树脂材料为主结构,不仅效率较高,而且还能够最大程度减少风机能耗。在设计方面采用了空腹式理念,具有较强的换热性能,且在运行的过程中,由于增设了聚氨酯材料因此可以有效减少空气、水蒸气对材料的影响,最大程度提升叶片寿命。与此同时,为了保障系统运行的性能,还运用了以碳纤维为主要材料的传动轴,其转速最高可以达到3000r/min,可最大程度减少设备振动,保障其稳定性。目前市场上使用最为常见的装置功率约为196kW。由于机力塔自身具有冷却功效。因此在运行的过程中,需要通过合理开启管控的方式调整机力风机使用时间,以此实现节能降耗的效果。

二、GE9F燃机启停过程中机力风机启停优化路径

(一)热态类型启停时机分析

图2为热态启动环境下的系统运作流程,通常情况下,在机力风机管控的过程中,需要在热量转移到凝汽器的过程中进行操作。从前期基础运行开始,热量便会不断经过各种装置进入到凝汽器。此时会借助换热等操作增加循环水的温度。通常。此过程中设备内的蒸汽可以达到240℃左右,流量在10t/h范围内。而若此时打开循环水泵,以25摄氏度为例,即使处于关闭状态,循环水的温度也会保证在标准范围内。而在开启的过程中,辅助蒸汽的流量较大,也可以在不依赖风机运行的前提下,保障系统运行。在燃气排烟温度不断增加的背景下,内部的蒸汽压力也会提高,在其达到4.5MPa之后,蒸汽便会进入到凝汽器,此时温度会快速上升,并在0.5小时左右达到500℃以上。结合已有分析来看,循环水重新进入到凝汽器需要耗费10min,在此背景下可大致指导凝汽器出水进入到机力塔内部需要耗费1/2时间。在此过程中,若是汽轮机处于无功状态,则燃气效率并不会产生明显的变化,此时便只需要打开2台机力风机便可达到使用效果。

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图2热态启动

(二)GE9F燃气装置冷稳态启停分析

与上文所分析的设备启动情况分析相比,热态启动涉及温度问题,但是从原理的角度来看并无明显变动,但每一环节所耗费的时间成本会进一步增加。在锅炉停止运行之后,其系统内部的热量主要源自设备排烟过程中的热能,其具体热能情况则与设备的负荷情况息息相关。在系统运行的过程中,设备为了能够确保排烟温度能够与金属温度相适应,通常负荷处于较低的状态,因此在此过程中并不需要过多机力风机装置。相比之下当金属温度匹配完成之后,由于其状态相比于之前速率湘江,因此需要借助其余风机推进后续处理。

(三)停机状态下机力风机启停管控

从停机的角度来看,系统装置的负荷会逐渐下降到130mw,此时技术人员便可以点击STOP停止键,在操作之后系统会在5min之后完成解锁。结合当前来看,在系统停机之后,机组内部的循环水出水温度会在短时间内快速上升,在此过程中蒸汽会进入到凝汽器内部,但由于此时装置内的阀门处于关闭状态,因此高温蒸汽也会进入其中,这就导致此时内部的温度会短期上升,但是在解列之后,由于已经停止燃烧,因此这种上升现象也会在后续停止。

结合测试情况来看,在系统转速达到1200r/min时,便可以关闭高中低压旁路,此时并不会产生超压等异常问题,在操作过程中需要结合具体情况加以分析。由于上文分析已经表明解列到1200r/min的过程中循环水重新返回到凝汽器需要耗费10min,因此在解列之后停止风机运行具有一定的合理性,但经济性方面尚有发展空间。

在关闭主气门之后,机组会逐一完成解列操作,此时若是风机没有运行,则系统内部的循环水会在进入到凝汽器之后完成解列,但若是旁路处于打开状态,则应充分分析真空变化问题,防止产生安全性问题。结合已有情况来看,若是在15℃环境,则可以在机组在250MW时关闭风机,这是因为机组在减负荷时与STOP的时间相似,因此即使内部出现真空上升的问题,也不会对整体系统效率产生影响,可忽略不计,该情况也是较为科学的一种风机停止时间,但具体设定还需要结合不同风机运行情况加以设计,以此保障机组运行成效。总而言之,对于电网运行而言,如何科学使用机力风机是减少资源损失,降低成本的重要内容,在具体工作中技术人员要强化专业能力,综合分析循环水周期时间以及原理数据曲线等,以此找寻最佳设备启停时间,科学管控设备运用,减少资源损耗,为企业后续实现经济效益奠定良好的基础[2]

结论:综上所述,通过对GE 9F装置的研究,本文认为在机力风机运行方面应该做好启停管理,在启动的过程中应该科学调控风机运行台数,若是在停机状态,则需要及时点击停止键,减少电能损耗,需要注意由于机力风机运行过程可能会受到周围温度以及湿度的影响,在使用以及调控方面存在一定的差异,要具体问题具体分析,科学管控,保障效益。

参考文献:

[1]成涛,杨鑫,崔国东.基于机力塔风机相同运行条件下调整循环水流量对汽轮机组影响的分析[J].集成电路应用,2018,35(12):73-75.

[2]梁言凯,刘克然,邵斌.燃气-蒸汽联合循环机组机力通风塔自然对流冷却分析[J].吉林电力,2017,45(05):47-50.