邯钢M251S型燃机零值班燃料试验及改造

【摘要】：邯钢CCPP燃机利用注油式螺杆压缩机压缩焦炉煤气作为值班燃料，主要作用为稳定燃烧及启机点火。但因焦炉煤气品质较差，燃机一半以上的事故来源于值班燃料系统。针对此情况，我中心对CCPP燃机值班焦炉煤气系统进行优化改造，实现燃机带负荷后无值班运行，减少事故发生。

【关键词】：零值班；系统改造；试验总结；螺杆压缩机

中图分类号：C35文献标识码： A

1、前沿

邯钢2007年6月份投产的纯烧低热值高炉煤气燃气-蒸汽联合循环机组（简称CCPP）选用热值较高的焦炉煤气做为值班燃料，利用605KW的注油式螺杆压缩机作为值班燃料压缩机，值班燃料小时消耗量1745Nm3/h。其主要作用有两个，第一，稳定燃烧，保证燃机在主燃料高炉煤气热值、流量等发生变化时，燃烧稳定，不发生灭火等事故；第二，燃机启动时作为点火燃料。截止目前燃机事故统计表明，63%的事故及故障来自于值班燃料系统，主要问题有：焦炉煤气含萘堵塞管道造成流量降低；焦炉煤气含硫造成管道腐蚀；含油造成干燥剂的污染；含粉尘造成喷嘴堵塞等。为解决这一问题，我中心对燃机运行参数及各工况点的燃烧情况统计分析，燃机在高热值运行改造后进行一系列试验：1、燃料热值在3400kJ/Nm3-wet以上，强制值班焦炉煤气减少到最少，燃机可以稳定运行；2、燃料在3090kJ/Nm3-wet的低热值区域时，将燃烧室旁通阀调整至“开侧”强制值班焦炉煤气减少，同样可以实现燃机稳定运行。基于此基础上我中心提出对CCPP燃机值班焦炉煤气系统进行优化改造，实现燃机带负荷后无值班运行目的，减少事故发生。

2、改进方案

2.1 燃烧工作原理

启机过程：燃机具备启机条件后，启动装置带动系统进行高盘吹扫，点火栓启动高压点火装置点火，值班焦炉煤气通过螺杆压缩机达到2.0MPa，经值班焦炉煤气的隔离阀及控制阀送入值班燃料喷嘴与空压机压缩的高压空气进行混合燃烧，火检装置检测到信号，主燃料高炉煤气自动投入进行燃烧，逐步加量进行升速。

运行当中稳定燃烧：在主燃料热值、流量等发生变化时，根据燃烧室火焰震动以及燃机叶片通道温度变化情况，利用值班焦炉煤气流量控制阀的开度调整值班焦炉煤气流量。通过对值班焦炉煤气流量的不同控制，起到稳定燃烧作用，保证了燃机可靠运行。

通过运行数据及试验总结，燃机调整运行方式可实现无值班燃料运行。为保证燃机安全稳定及自动调整运行，需对工艺系统及控制逻辑进行改进。

2.2 工艺改进

燃机带负荷运行后实现无值班燃料运行，但启机过程需要值班焦炉煤气点火，因此值班管道及值班喷嘴无法取消。使用隔离阀及调节阀切断值班燃料，主燃料会延值班喷嘴及环形管道发生回火爆炸事故。因此对值班管道系统进行改进，使用压缩的高压主燃料流向值班环形管道及喷嘴，现场增加了高炉煤气吹扫阀、供应阀、切断阀，氮气密封阀，过滤器及节流孔板等。详见工艺管线图。

图1工艺管线图

工艺管线改造后，控制系统相应进行修改，详细值班焦炉煤气与高压高炉煤气切换程序如下：

图2 零值班切换阀门动作过程

①值班焦炉煤气向填充高炉煤气切换的信号到的同时以100%/4秒的速率关闭。通过PILOT ISO. VALVE开限位和PILOT COG VENT VALVE关闭限位，实施去掉COG。（速率100%/4秒，25%开度保持2秒）。填充高炉煤气向值班焦炉煤气切换的信号到的同时以100%/4秒的速率开闭。实施去掉N2（25%的开度保持2秒）。填充高炉煤气向值班焦炉煤气切换的信号+计时器（4秒）后，以速率100%/4秒打开。

②值班焦炉煤气向填充高炉煤气切换的信号到后+计时器（4秒）后关闭。

填充高炉煤气向值班焦炉煤气切换的信号到和PILOT COG VALVE关闭限位信号到后关闭。

③值班焦炉煤气向填充高炉煤气切换的信号到后+计时器（4秒）后，PILOT COG ISO. VALVE关限位信号到后打开。

填充高炉煤气向值班焦炉煤气切换的信号到+计时器（4秒）后关闭。

④值班焦炉煤气向填充高炉煤气切换的信号到的同时打开。

填充高炉煤气向值班焦炉煤气切换的信号到+计时器（4秒）后PILOT COG ISO. VALVE开限位信号到，PILOT COG VENT VALVE关限位信号到后关闭。

⑤值班焦炉煤气向填充高炉煤气切换的信号到后+计时器（4秒）后关闭。

填充高炉煤气向值班焦炉煤气切换的信号到+计时器（4秒）后打开。

⑥值班焦炉煤气向填充高炉煤气切换的信号到后+计时器后打开。（初期设定为4秒）

填充高炉煤气向值班焦炉煤气切换的信号到关闭

3、零值班试验

改造后对零值班系统进行了低热值状态下的零负荷、低负荷、满负荷切换试验和高热值状态下的零负荷、低负荷、满负荷切换试验，以及各种状态下的负荷摆动、甩负荷试验，效果良好。试验内容及结果如下：

4、遗留问题

（1）改造时因工期紧选择的零值班煤气滤网为筒式滤网，应该选择Y型滤网，便于排污，其次是滤网的精度不高，待下次进行改进。

（2）零值班程序进行改造时存在两处死循环，即起机时利用值班模式出现零值班滤网压差高报警，另当零值班滤网压差高报警时进行切换滤网后无法复位，对这两处控制逻辑需进行修改。

5、经济效益

燃机实现零值班燃料运行，有着巨大的经济效益，更能节约大量的运行成本。

（1）降低停机次数，今年三月份对2#燃机进行无值班改造以来，1#燃机由于值班焦炉煤气系统故障停机2次，而2#燃机改造后，没有因无值班运行故障跳闸或者停机，无形中提高了发电量，按和1#燃机比较一次停机影响发电量约10万度，两次就相当月20万度，一度电按0.55元计算，创效约11万元；两次启动的动能成本费用的增加，每次启动费用6万元，一年按两次计算，节约成本费用约12万元；机组由于停机影响大修周期的费用不进入计算。

（2）提高燃机出力运行，增加发电量每套燃机的出力提高 0.5MW， 按 0.55 元/( kW h) 的电价计算，年运行 8000h的提高量计算，可创效220 万元/年

（3）提高热值运行，降低氮气消耗，高炉煤气热值偏高，由于热值至少可以提高100kJ/m3运行，对发电几乎没有影响。按年运行8 000h，每小时可少用 2000m3左右的氮气，低压氮气的价格按 0.14 元/m3计算，每年每套可节约224万元的运行成本。

（4）降低焦炉煤气压缩机、焦炉煤气净化装置的维护成本，每年可节约140万。

（5）正常运行螺杆压缩机停运，主电机605KW/H，油油7.5KW/H，控制油泵2.2KW/H，一年按停运8000H计算，电价按0.55元/度计算，单台螺杆停运节约电费约：270万元。

结束语：

一台燃机实现零值班改造后年可节约创效约877万元。目前2#燃机零值班运行已8个月，运行更加稳定，效益相当可观。针对其改造及运行经验，我们将尽快实施1#燃机零值班改造并加以改进。