【doc】燃气轮机天然气加热系统改造

【doc】燃气轮机天然气加热系统改造 燃气轮机天然气加热系统改造 2011年第O1期 (总第172期) 中阊高新技术,业lcH….Frt…f-?e NO.O1.2011 (CumulativetyNO.172) 燃气轮机天然气加热系统改造 胡汗利 (佛山市福能发电有限公司,广东佛山528000) 摘要:柴发电厂于2004年底建成投产2Xl80MW的9E双燃料燃气轮机联合循环发电机组,2006年机组完成使 用天然气改造.文章结合该燃气轮机发电厂建设和生产实际,介绍了天然气加热系统改造实施和改造后在 系统可靠性,经济性方面的成效. 关键词:燃气轮机;天然气加热系统改造;热交换;换热器;联合循环发电机组 中图分类号:.rK473文献标识码:A文章编号:1009—2374(2011)0l一0038—03 某发电厂于2004年底建成投产2×180MW的9E 双燃料燃气轮机联合循环发电机组,2006年机组完成使 用天然气改造.由于该项目距离一期GT13D联合循环 发电机组不远,在和安装时,为节省投资和缩短建设 周期,尽量利用一期工程的水,气管线和设备.2008年 底在国家电源建设"上大压小"和节能减排的政策要求 下,一期联合循环机组完全关停.这对新机组中原来依 赖一期工程水,气,汽供给的天然气加热系统造成影响, 为提高二期天然气机组设备运行的可靠性和经济性,必 须对原有天然气加热系统进行改造. 1燃气轮机对天然气品质要求 该电厂燃气轮机使用进口天然气,通过高压管网输 送至电厂厂区内的天然气调压站.二期9E燃气轮机天 然气进口品质要求是:每台燃机流量<37500Nm./h,压 力为1.85,2.62MPa, 杂质总量<3510,,直径大于10u的颗粒杂质 <310,,温度高于供气压力下烃露点至少28?,最高温 度6O.C.电厂规定要求燃气轮机机前天然气温度> 15~C. 2改造前天然气加热系统 2.1热水加热模块 2.1.1管线布局天然气经过调压站减压后进入燃 气轮机前的天然气处理系统.天然气处理系统位于调压 站内,设置在天然气处理系统的粗过滤模块后.2004年 二期项目9E联合循环机组建设时,考虑到天然气调压站 和天然气加热系统距离一期联合循环机组的设备很近, 因此将加热器循环水泵和液下泵组安装在主冷却水泵房 外,为天然气的气一水换热器循环水增压.循环水泵进 口连接汽机主冷却水出水管,液下泵进口管安装在与冷 却塔连通的水渠中,换热器出水回到与冷却塔水池连通 的水渠.同时换热器循环水泵的出口连通厂区自来水管. 这样,热水加热模块的进出水管线最短:水泵电源和控制 柜直接安装在汽机主冷却水泵房内,以节省电缆. 2.1.2循环水选择当天然气气一水换热器单元投 入运行时,循环水有3个来源,分别为:(1)当一期发电机 组正常运行时,热水来自汽机冷凝器出口管线,投入换热 器循环水泵,水温一般在28?,35oC;(2)当一期发电机 组停运时,投入换热器液下水泵,进口水温即冷却塔水池 水温度:(3)当上述两种方式都不能使用时,开启换热器 水泵出口管线上自来水联络阀,临时用自来水替代.图2 是改造前气一水换热器单元简单图. 2.2蒸汽加热模块 在热水加热模块后串联一个蒸汽加热模块,作为天 然气系统启动时加热用.当循环水温度很低时,投入该 加热模块运行,待发电机组负荷上升循环水温度达到一 定值后,气一汽换热器停止工作,气一水换热器投入正常 工作.加热蒸汽有三种来源:一期发电机组配套的两台 燃油锅炉(每台蒸发量10t/h):一期联合循环发电机组的 辅助蒸汽:9E联合循环机组的辅助蒸汽.当天然气蒸汽 加热模块需投入时,对3种汽源的选择主要考虑因素是: 燃油锅炉在为其它设备供汽时是否还能满足天然气气一 汽换热器用汽量;联合循环机组锅炉的高压蒸汽有无过 剩:燃油锅炉供汽成本(主要消耗油料)与联合循环机组 供汽成本(减低汽机负荷)比较.气一汽换热模块简单 流程,如图1所示: !棚气 —— 汽 换 热 器 l—嘏_由谒炉供^ 2一明机堪?助薰^供^ 3=斯IL蛆辅助薰^供^ 4一期?压缩tL供气 5一搠帆痔压缗机供't 6螺'进l】 7然【出『J 8换热嚣鼍求[] 9新增压缩''骨蛙(接= 舶压讥) 图1气一汽换热模块简单流程图 2.3压缩空气来源 天然气蒸汽加热模块需要引入压缩空气来调节进汽 阀开度以控制天然气加热温度.由于加热模块离一期发 电机组的用气设备很近,为节省材料和方便,所以二 期建设时就将压缩空气管线连接在一期机组用气设备的 支线上,此支线也与远处一期工程油处理空压机站连通, 如图1所示.一期发电机组正常运行时,由一期机组的 汽机空压机站供气. 3系统存在问题 3.1水源水温 2008年底一期联合循环发电机组关停后,天然气热 水加热模块运行时,就要启动加热器循环水液下水泵, 但水温就是环境温度下冷却塔水池水的温度,一般保持 在18.C,25?.在天气比较冷的春冬季节,环境温度 <15?左右时,只投入气一水换热模块,不能满足燃气轮 机对天然气的温度要求,必须投入蒸汽加热模块.蒸汽 加热器的蒸汽只能由一期工程配套的两台燃油锅炉或天 然气联合循环发电机组的辅助蒸汽提供,管线长度超过 400m.在其它设备不使用蒸汽的情况下,开启一台燃油 锅炉或由天然气发电机组提供少量蒸汽,而且管线那么 长,显然是很不经济的. 3.2压缩空气 前面提过,当气一水换热模块不能满足燃气轮机对 天然气的温度要求时,必须投入蒸汽加热模块.蒸汽加 热模块除了要解决加热蒸汽来源外,还要解决温度控制 阀的压缩空气供应问题.一期发电机组关停后,为了投 入蒸汽加热单元,必须单独开启停运的油处理空压机站 或一期发电机组的汽机空压机站.蒸汽加热模块实际用 气量很少,只有一个温控阀用气,如图1所示.不管是 油处理空压机站还是汽机空压机站,单台空压机容量都 很大,从油处理空压机站过来管线超过400m,而且接口 位于支线上,只要一个空压机站投入,许多停运设备也通 气.由于停运时间较长,管线复杂,存在很多漏气点,所 以这种供气方式既不经济,也不安全. 4改造方案 4.1热水加热模块循环水改进 (1)安装DN125管道将二期9E天然气联合循环发 电机组1#单元汽机冷凝器出口循环水引至气一水换热 器的热水进口端,加装质量好的不锈钢隔离闸阀.选择 1#单元而不是2#单元冷凝器出口循环水,是考虑到只 运行2样单元时,要确保循环水接口处一样有热水流动而 不会因1群单元停运形成冷水"死点".原进水管线保留, 通过已有阀门隔断. (2)气一水换热器出水通过天然气加热系统旁边地 下原有的DN300补水管回到二期发电机组的散热塔水 池.水处理站通过此管道补水至二期发电机组冷却塔水 池,管道离加热模块近,埋地约0.6m深.这样接驳,技术 上可行,且用料少,施工简单.气一水换热器原出水管线 保留,通过加装一个DN1O0阀门隔断. (3)将热水加热模块原来的两台循环水泵安装在改进 后的管线上,加装旁路.除阀门和泵组外,所有新装管线 做防腐处理后埋地.图3是改造后水一气换热模块简单 流程图. 1一机纽散热塔水池水 2一驯机纽降凝器出口热 3厂自来水 65水处理站至二帆组水 池}水骨缦 6拣气进口 7然气出口 图2改造前气一水换热模块简单流程图 】,婀L组戢蚺塔水池承 4t换搏嚣 s赴站二期机组水j也 8二L组净凝嚣出口热水 图3改造后气一水换热模块简单流程图 4.2压缩空气 沿着热水加热模块新装的进水管线布置加装压缩空 气管线,接入9E天然气联合循环发电机组总空压机站的 出气母管,用DN25不锈钢阀门连接.当发电机组要启 动时,总空压机站必须投入运行,所以天然气加热系统的 蒸汽加热模块的压缩空气供给问题得到解决. 4.3工程造价 气一水换热模块的两台循环水泵和部分进出闸阀, 单向阀,压力仪以及水泵控制设备被继续使用.由于 循环水泵安装在已有电源的二期项目的地下隔油池旁 边,所以不需要增加供电电缆和控制设备.循环泵组的 遮雨棚也是将旧棚部分分拆过去组装.气一水换热器出 口附近就是水处理厂补水至天然气发电机组冷却塔水池 的DN300管道,出水管改造只需增加管线2—3m,因此 主要用料是133进水管道和由15不锈钢压缩空气管 线,长度均约为300米.大部分管线沿着厂区花基布置, 埋地很浅,挖填管沟和马路的工程量较小.整个工程总 造价很低,约8万元. 5改造成效 5.1可靠性提高 5.1.1系统安全性提高珠三角地区气温一般在 15.C以上,联合循环发电机组运行时,汽机冷凝器出口循 环水温度在30?一38?.天然气热水加热模块出水与 水处理站补水管线连接处的压力<0.05MPa.在机组运 行一段时间,冷凝器循环水出口温度上升到一定值时,停 止天然气加热模块水泵,由于压差从旁路通过的热水就 能满足气一水换热器将天然气温度提高到15?以上的 要求.在环境温度>20oC时,发电机组启动后,只要汽机 冷凝器循环冷却水泵投入,就不必启动天然气换热器的 循环水泵,气一水换热器模块就能满足加热要求.蒸汽 换热器只作为应急备用,在热水加热模块故障检修时或 极端寒冷的气候条件下使用.从保障发电机组连续正常 ? 39 2011年第O1期 (总第172期)中南熟煞誊No.01.2011(CumulativetyNO.172) 高速铁路客运专线用W1型弹条生产工艺研究及应用 李建宏 (郑铁利达实业开发总公司,河南郑州450000) 摘要:文章从弹条原材料的选用,生产工艺流程的选择和工艺参数优化着手,严格 进行过程控制,生产出的高速铁 路容运专线用Wl型弹条_fL有高的弹性极限,屈服极限,疲劳极限和抗弹减性能, 可以确保高速铁路轨道系统的 安全性和可靠性. 关键词:高速铁路弹条;w1型弹务;轨道扣件;回火硬度;疲劳性能 中图分类号:U213文献标识码:A文章编号:1()()9—2374(2011)0l一0040—03 W1型弹条是中国高速铁路客运专线无砟轨道扣件 的核心部件,轨道扣件是将钢轨和线路基础(轨枕或轨道 板)联接的部件,起到固定钢轨,提供轨道系统弹性和降 低轮轨相互作用的功能.弹条长期在往复冲击,震动,交 变的应力条件下工作,承受拉压,弯曲,扭转和剪切作用, 350km/h的高速铁路需要高弹性,高强度,高疲劳性能和 一 定中击韧性的弹条,弹条的内在性能关系到扣件系统 的寿命和行车安全.与既有铁路用弹条相比,对高速铁 路弹条提出了更高,更苛刻的技术要求,如既有铁路上大 量使用的B型弹条进行疲劳试验的组装位移为7.8mm, 疲劳振幅0.7mm,高速铁路用的W1型弹条进行疲劳试 验的组装位移为13.25mm,疲劳振幅1.25mm.W1型 弹条内在性能技术要求:硬度42,47HRC,金相(淬火状 态)铁素体?2级,马氏体?4级,金相(回火状态)均 匀的回火屈氏体和回火索氏体,表面脱碳层?0.25mm, 残余变形?1.0mm,疲劳性能500万次疲劳不折断,疲 劳后残余变形?1.Omm. 1工艺流程制定及工艺优化 1.1原材料 W1型弹条原材料为中14+.0mm60Si2MnA热轧弹 簧钢,其化学成分和力学性能见表1和表2.晶粒度不小于 运行的角度看,天然气系统的安全性大大提高了. 5.1.2运行方式灵活性增强如图3所示,天然气 加热系统改造后,换热模块原有的进出水管线保留,两台 循环水泵被拆走,但保留一台液下泵,这样换热器两套循 环水单元在必要时可以切换使用.压缩空气管线改进后, 原有系统也保留,同样在必要时也可以切换使用.原有蒸 汽供汽管线和设备也保留,必要时也可以通过启动一期机 组中燃油锅炉或二期9E发电机组的辅助蒸汽系统供汽. 5'2节能效果显着 南方低温天气很少,绝大部分时间气温高于2O?,只 投入气一水换热器就能满足天然气的加热要求.停运一 个空压机站,可以节省厂用电量;不用启动燃油锅炉单独 供汽,既节省厂用电量,又节省燃油消耗量;通过天然气 加热系统水泵的旁路供应热水到换热器,节省了水泵(配 7.5kW电机)运行消耗的电量;不用降低汽机负荷提供 辅助蒸汽,避免了发电量损失.从节能减排的角度看,效 果十分显着. 5.3投入成本回收 在环境温度15?,25.C条件下,停开一台配7.5kW 电机的水泵,一年约节省26460度电,按0.9元/kWh计 算,每年能节省电费约2.5万元.在气温<15?时,天然 气加热系统改造后停止投入蒸汽加热器,就不需要燃油 锅炉或者发电机组的辅助蒸汽单元供汽.停运燃油锅炉, 每年能节约燃料成本约8万元.不使用发电机组的辅助 蒸汽,则一年能多发电约130万度,折合电费约10O万 元.整个天然气加热系统的改造费用约8万元.可见系 统改造后,不但很快就能收回改造成本,而且产生显着的 经济效益.0 参考文献 [1]顾安忠,等液化天然气技术】北京:机械X-业出版 社.2004 [:】黎国强燃气轮机对天然气燃料的特性要求和杂质限制…. 燃气轮杌发电技术,2004.6(2) [3】侯红标液化天然气用于电厂")由改气"工程[J】.燃气轮机技术, 2006.19(3). 作者简介:胡衍利{1969一),男,湖北黄石人,佛山市福能发电有限公 司工程师,研究方向:发电厂热工设备管理. (责任编辑:陈倩)