AE94.2型燃机水洗性能专项分析

吴贺弟

摘要： 目前，离线水洗成为燃机提高出力和性能的主要途径和方法，在AE94.2型燃机使用型号为EN 779 F9-2012 的进气反吹滤芯情况下，分别对达到阶段性的运行小时数时，分析出力的下降情况，最后找到最佳经济的水洗时间。

关键词：离线水洗 运行小时数 修正功率 损失费用 经济化

0 引言

电力行业的精细化管理、节约成本理念已深入每个电厂，因此如何提高燃机出力成为每个燃机电厂的必要研究课题，离线水洗就是一个很有效的手段，通过离线水洗可保证在一定时间内燃机出力不下降，并且进行经济分析来判断燃机运行多长时间进行水洗达到最经济化。

1设备概述

广东某厂燃机型号为AE94.2型、频率为50HZ的单轴重型燃机，采用冷端驱动和筒形燃烧室，单轴结构能够直接从燃机的压气机端驱动发电机，外部空气通过进气系统进入压气机压缩后进入每个燃烧室顶部的燃烧器中，燃料在两个对称布置的带多个燃烧器的筒形燃烧室中进行燃烧，燃烧筒垂直于透平两端进行布置并分别装有8个燃烧器，高温气体经过透平将热能转化为机械能驱动燃机转动，最后气体通过排气扩散器排出。进气系统共有型号为EN779 G4的532套粗滤以及型号为EN779 F9-2012的644套精滤。

2 AE94.2型水洗性能出力数据分析

现对某厂AE94.2型两台燃机2019年5月至今的性能试验数据进行分析，具体情况如下：

2.1 1号燃机水洗性能试验数据分析

1号燃机一次水洗周期间隔运行小时数：

水洗时间	点火运行小时数	与上次水洗时间运行小时间隔
2020.02.03	7400	/

1号燃机水洗后燃机试验数据表格：

运行小时数（h）	进气温度（℃）	进气压力（mbar）	实际输出负荷(MW)	温度修正输出功率(MW)	压力修正功率(MW)	最后修正功率(MW)
1485	27.78	1007	170.02	183.8054	185.1011	185.1011
2102	31.09	1007	165.03	182.7575	183.8606	183.8606
2919	30.5	1003	163.98	181.1934	182.6546	182.6546
3714	27.63	998	165.4	178.8108	180.9826	180.9826
3732	25.37	1003	168.87	179.8403	181.2906	181.2906
5172	24.76	1013	170.13	179.6515	179.6515	179.6515
6283	21.49	1019	172.23	178.6618	177.4199	177.4199
8380	23.44	1013	173.1	182.2105	182.2105	182.2105

经过部分数据处理之后的修正输出功率曲线：

注：横坐标为运行小时（h），纵坐标分别为功率（MW）

从修正输出功率曲线图和表格数据可得出：从EOH 1000小时开始算（因在此时进行擦洗叶片过），在运行小时数1777h时，相当于运行了800小时，功率由185MW降至184MW，当EOH在2005—3079h出力很平稳，出力开始由184MW降至183MW，从3079h至3230小时，出力衰减比较快负荷由183降至180MW，之后的运行时间衰减比较缓慢，在运行小时数达到7400小时，进行第一次水洗水洗后性能恢复为修正6MW至7MW，折合百分比为3.26%-3.8%。

2.2 2号燃机水洗性能试验数据分析

2号燃机两次水洗周期间隔运行小时数

水洗时间	点火运行小时数	与上次水洗时间运行小时间隔
2019.06.10	1294.5	5301.26
2020.02.13	6595.76	/

2号燃机水洗后燃机试验数据表格：

运行小时数（h）	进气温度（℃）	进气湿度（%）	进气压力（mbar）	实际输出负荷（MW）	温度修正输出功率(MW)	压力修正功率(MW)	最后修正功率(MW)
1601	27	94.5	1004	170.2	183.0108	183.3775	183.3775
2358	30.3	84	1002	164	181.2155	182.6769	182.6769
3388	27.7	49	1010	167.16	180.7135	181.112	181.112
4749	23.6	82	1016	169	177.1488	176.7953	176.7953
5051	28.3	43	1016	167.725	182.1118	181.2058	181.2058
6017	22.6	59	1021	169	176.9634	175.5589	175.5589
7412	21.8	96.3	1013	174.4	181.6667	181.6667	181.6667

经过部分数据处理之后的修正输出功率曲线：

注：横坐标为运行小时（h），纵坐标分别为功率（MW）

从修正输出功率曲线图和表格数据可得出：运行小时数1294h时第一次进行水洗，水洗后运行小时数达到2000h左右时（燃机运行650小时，其中有两次次跳机，EOH消耗50h），出力开始由184MW降至182MW，之后运行小时数达到3320h， 性能趋于平稳，运行小时数达到4380h时，性能下降也较快，由第二阶段的182MW下降至177MW，水洗后性能恢复为修正6MW至7MW，折合百分比为3.26%-3.8%。第二次水洗是在6595h，在EOH达到7187h时，负荷由183.4MW下降至181.6MW。

3 水洗一次费用计算

燃机离线水洗每次需用12小时，下面具体计算水洗一次的整个费用分解：

1）损失的电量

某厂每小时发电量按照230MW计算，水洗一次损失的发电量为:230*12=276万 KW▪h,每发1度电按照毛利润为0.12元来计算，则水洗一次损失费用为33.12万元。

2）损失的燃料

水洗烘干可需的燃料费用（如第二天启动，无需考虑）

每次水洗点火空载烘干需30min，

一年2台燃机水洗多使用天然气的流量为：13000*0.5=6500 Nm³

天然气按照每立方4元计算，两台燃机1年水洗多花费的天然气费用为6500*4=2.6万元。

3）耗材和使用的电量

根据历次水洗数据统计，水洗费用可以分为电气设备电耗量、水洗用水量和水洗清洗液耗量三部分，主要成本是水洗清洗液和电量，具体数据统计如下表所示，一次水洗费用约为2740元。

名称	消耗数量	单价（元）	总价（元）
电耗量（kW.h）	3240	0.65	2106
水耗量（t）	8.5	4	34
水洗液耗量（L）	50	12	600

因此，一次水洗损失的费用为33.12+2.6万+0.274万=35.994万。

四、总结

从1、2号燃机图表的现有数据分析：

因5月份进入夏季，选取EOH在1000-5000小时数即5月至10月份，因此取运行小时数为1000-5000小时数来进行分析能更有力说明燃机水洗性能情况：

运行1000小时，负荷下降2MW，衰减1.09%，

运行2000小时，负荷下降4MW，衰减2.19%，

运行3000小时，负荷下降5MW，衰减2.73%，

运行4000小时，负荷下降7MW，衰减3.83%，

进行第一次水洗水洗后性能恢复为修正6MW-7MW，折合百分比为3.26%-3.8%。

下面分别计算损失电量产生费用与水洗费用的比较得出最经济的运行小时数：

1）1000小时水洗一次，一年需水洗6次时，损失电量（1*230+500*1）*6=438万KW▪h，每发1度电按照毛利润为0.12元来计算，则损失费用为52.56万元。

6次水洗的费用为35.994万*6=215.964万

因此，1000小时水洗一次不可取。

2）2000小时水洗一次，一年需水洗3次，损失电量{（1*230+500*1）+(500*2+500*1)}*3=669万KW▪h，每发1度电按照毛利润为0.12元来计算，则避免损失费用为80.28万元。

3次水洗的费用为35.994万*3=107.982万

2000小时水洗一次，水洗费用比损失的电量产生的费用还要多，也是不划算的。

3）3000小时水洗一次，一年需水洗2次，损失电量【（1*230+500*1）+(500*2+500*1)+1000*1】*2=646万KW▪h，每发1度电按照毛利润为0.12元来计算，则可避免损失费用为77.52万元。

2次水洗的费用为35.994万*2=71.988万

2）4000小时水洗一次，一年需水洗1.5次,损失电量【（1*230+500*1）+(500*2+500*1)+1000*1+1000*1】*1.5=634.5万KW▪h,每发1度电按照毛利润为0.12元来计算，损失费用为76.14万元。

1.5次水洗的费用为35.994*1.5=53.991万

从上面计算可以得出：在理想化的情况下，燃机运行2000小时机组进行离线水洗一次利益最大化，但需考虑实际机组压气机的损耗等情况，因此此燃机最好在1000-1500小时左右进行离线水洗一次为最佳。

现有数据分析，只能得出粗略的结果。要对燃气轮机做出精确水洗衰减曲线，需要比较专业的测量数据仪器，和更加频繁的试验次数。因此，需要根据机组运行具体情况，长期积累数据分析，才能使得水洗周期和运行方式达到最经济化。

参考文献：

[1] 杨顺虎.燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行．北京：中国电力出版社，2003

[2] 焦树建. 燃气-蒸汽联合循环[M]．北京：机械工业出版社，2000

[3] 上海电气 AE94.2燃气轮机运行维护手册