基于长期低负载运行的T70燃气轮机参数优化
作者:jnscsh 时间:2021-06-30 08:47:48 浏览次数:次
工作时压气机从外界大气中吸入空气,并将其进行压缩,经过压缩的气体一部分进入燃烧室,与喷入的燃料相混合,点火燃烧,产生高温高压的燃气,具有高温高压的燃气进入涡轮膨胀做功;另有一部分作为密封气对轴承进行密封,防止滑油泄露;大部分压缩空气则起冷却的作用,防止机组部件过于高温,直接影响着机组排气(尾气)温度。废热回收系统则主要是利用燃气轮机尾气的热量对导热油进行加热,加热后的导热油主要被用于乙二醇回收再生系统。在乙二醇处理量过大,燃气轮机尾气的热量不足时,则需燃烧额外天然气。
2 设计与实际工作的差异
该平台的主电站由两台美国SOLAR公司生产的Taurus70型双燃料(柴油/天然气)燃气轮机发电机组组成。由于燃气轮机和发电机负载能力是随着环境温度的变化而变化的,而且较为明显,故每种型号的燃气轮机和发电机出力的大小必须与环境条件相对应。Taurus70型燃气轮机在ISO条件下的净输出功率为7250kW,36℃环境条件下净输出功率为5762kW,其配置的发电机的额定功率为6500kW,防止在某一特定温度下出現原动机超载或发电机超载现象的出现。
但由于近年来产能限制,平台用电功率大部分维持1400kW~1800kW,使得燃气轮机长期处于低负荷运行的状态,机组最佳工况与实际工况存在较大差异。
①机组的热效率较低。在低负载的情况下,每度电消耗天然气0.7328Sm3,该平台所产天然气的热值为32.878MJ/m3(20℃)。
故每度电消耗能量,32.878×0.7328=24.093MJ。
机组的热效率仅为3.6/24.093=14.9%
②基本不满足废热回收系统耗能要求。根据最初机组选型时的考虑,如果机组的功率负载约5000kW-5800kW,那么安照机组默认的设置,其尾气温度将在470℃~513℃左右,能满足废热回收系统5m3/h的乙二醇处理量,基本满足平台大部分条件下的乙二醇再生要求。但是海上平台目前低负载的情况下,机组尾气温度只维持在270℃~310℃,基本不满足废热回收系统耗能要求。
3 基于长期低负载运行的燃气轮机参数优化
根据细致的分析研究发现影响上述系统参数的关键因素是PCD(压气机出口的压力)经过压气机压缩后的压缩空气的主要作用有:
(1)进入燃烧室与燃料(天然气\雾化柴油)混合后燃烧做功。
(2)作为冷却空气保护机组部件并控制尾气温度,但如果冷却量过大,热气(燃烧后的气体)未得到充分的膨胀做功即被冷却,影响机组的热效率。
(3)作为密封气对齿轮箱、轴承等部件进行密封,防止润滑油泄露。
因此PCD(压气机出口的压力)是影响尾气温度和润滑系统轴承回油温度的重要因素。
在满负载的20%~25%,约1400~180OkW的工况下,设备出厂时的PCD默认设置约为1200kPa,此时燃气轮机性能如前面分析,未能很好地达到原设计效果。考虑到机组实际负载较小,参与燃烧的压缩空气裕量较大,可以适当减少PCD值。我们因此添加了PCD限制逻辑器。PCD限制逻辑器的功能如下:
⑴在低负载下,PCD限制逻辑器通过降低进气导叶的开度,把PCD由原来的1200kPa转换成900kPa。减少了冷却空气的流量与压力,使得天然气燃烧后充分地膨胀做功,提高了机组的热效率。
PCD参数优化之后,每度电消耗天然气0.5758Sm3,故每度电消耗能量
32.878×0.5758=18.931MJ
机组的热效率为
3.6/18.931=19.0%
比参数优化前提高4.1个百分点。
此外,经过如此修正,机组尾气温度提高约100°,能满足4m3/h的MEG处理量,基本满足了生产工艺的要求。同时PCD的减小,对轴承进行密封作用的密封气压力也同时减小,高温气体对轴承的影响减小,对轴承油膜的破坏也减小,延长轴承使用寿命。
⑵在负载发生突变或者在大功率负载下,PCD限制逻辑器将不起作用,机组将基于功率或三级透平温度(T5)的控制要求调节进气量、压气机出口压力。这样保证了此次参数优化是完全针对现阶段低负载的工况,对机组的其他性能影响降到最低,保证机组安全有效运行。
4 安全与经济效益
由于热效率的提高,每度电消耗天然气由0.7328Sm3节省至0.5758Sm3,按平台现阶段1400~180OkW的用电功率,取其中位数1600kW进行计算,每年可节省天然气
1600×24×365×(0.7328-0.5758)=220万方
废热回收系统在PCD修改之前每月耗气量为60000Sm3,而在修改之后每月耗气量为1300Sm3(在工艺上要求乙二醇(MEG)处理量大于4m3/h废热回收系统需要额外燃烧天然气进行补充热能)。每年可节省天然气
(60000-1300)×12=70.44万方
5 结语
通过此次参数优化,不仅降低了燃气轮机轴承的回油温度,改善其运行条件,增强了机组的运行稳定性,延长机组的使用寿命,而且有着很大的经济效益。
参考文献
[1] 秦旋.燃气轮机红外辐射测温系统误差分析及修正[D].哈尔滨工程大学,2013.
[2] 王伟影.船用燃气轮机发电机组测控系统研究[D].哈尔滨工程大学,2010.
[3] 尹广增.金牛星T70燃气轮机两类故障综合处理[J].设备管理与维修,2009(3):25-26.
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