与自主研发APS一键启停技术深度融合的轴封系统电加热改造
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完成单位:上海华电奉贤热电有限公司
登记编号:ZSXC-2023-DL-2-327
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
李石羊、陆永卿、龚玲霞、张千里、肖钦翔、汤扣军、李广一、黄 圣
燃气-蒸汽联合循环机组具有启停速度快、调峰能力强的特点,常被电网用做调峰机组,对机组的启停响应有着极高的要求。而汽机轴封系统暖管的快慢直接影响到了联合循环机组整组启动的时间,缩短汽机轴封暖管耗时可以有效缩短机组启动时间,在降低机组启动能耗、提质增效的同时加快电网需求侧响应,为上海电网的稳定运行提供了坚实、可靠的保障。
本项目通过在原汽机轴封母管上加装轴封电加热器,迅速将轴封供汽温度加热至汽机启动条件,最大程度降低了送轴封耗时对机组启动的影响。同时考虑到轴封电加热运行耗电量较大,因此在高压主蒸汽参数满足轴封供汽条件后就将轴封汽源由备汽母管切换至高压主蒸汽供应,及时停运轴封电加热,来实现经济效益最大化。因操作较为复杂,为尽量减少运行人员操作,简化机组启动流程,本项目与自主研发APS一键启停技术深度融合,由运行人员设计、热控人员自主搭建轴封电加热改造后的系统自动启动顺控逻辑,实现了轴封电加热自动启停、轴封汽源自动切换、轴封温度、压力自动控制的一键启动优化。
一、项目创新点
1、轴封供汽汽源的优化创新:
传统的轴封系统供汽汽源一般有两种方式,一是由高压或中压主蒸汽作为汽源供汽,二是由全厂备汽母管蒸汽(启动锅炉供汽)作为汽源供汽。两者各有利弊,使用主蒸汽供汽存在燃机空载耗气量大、起温起压速度慢、暖管时间长等问题,使用备汽母管蒸汽供汽存在启动锅炉能耗高、蒸汽参数较低、启动准备时间长等问题。
在加装轴封电加热器后可以有效解决蒸汽参数低,缩短轴封暖管时间。但对于主蒸汽汽源的轴封系统来说仍无法避免燃机空载耗气量大的问题;对于使用备汽母管蒸汽汽源的轴封系统来说,为维持蒸汽参数需要保持轴封电加热器长时间运行。
本项目在加装轴封电加热器后,通过结合主蒸汽和备汽母管汽源,在机组启动前先使用备汽汽源对轴封进行暖管,最大程度降低轴封暖管耗时对机组整体启动时间的影响,待机组启动后主蒸汽参数满足轴封供汽条件,再将汽源切换至主蒸汽供汽,可以提前停运轴封电加热,降低启动电耗。
2、基于自动化理念的优化创新:
轴封汽源切换操作虽然可以进一步降低联合循环机组启动能耗,但是存在操作流程复杂,操作时间节点难以把控等问题。因此本项目与公司自主研发的APS一键启停技术进行深度融合,在项目立项初期就将轴封电加热器设计为远程DCS控制而非就地PLC控制,并由运行人员设计、热控人员自主在轴封系统自动控制子环中新增轴封电加热启停以及轴封汽源切换等操作逻辑,实现轴封加热器和轴封汽源切换操作的自动判断、控制,以最优的方式将本次轴封电加热改造成果固化下来,简化了运行操作,提升了轴封系统投运的安全性与经济性。
(二)项目成效
成果实施后缩短了机组启动时间约15分钟,降低了燃机空载暖轴封时所耗的天然气和厂用电成本,每年可节省机组启动成本约112.7万元。项目成果对于其他类似类型的燃气-蒸汽联合循环机组有一定推广、借鉴意义,缩短电网需求侧响应时间,为电网的安全、稳定运行提供了可靠的保障。