双轴燃气机组启动评价指标优化

　　当前燃机机组启动评价指标主要是以时间作为唯一的评价指标,然而对于启动较为频繁、甚至长期处于“早启夜停”的调峰机组而言,单一的评价指标无法满足生产管理的要求。因此,确定燃机机组启动过程的综合性评价指标,构建燃机机组启动评价体系,进而开展燃机机组启动过程的对标管理也就显得越发重要。

　　1 评价指标确定

　　1.1 基于启动时间的单一评价指标

　　当前“双轴”燃气机组启动主要以机组启动时间为主要的评价指标,目前燃机电厂主要有三种评价模式:以燃机启动开始至机组带省调下发负荷的时间作为评价指标;以燃机并网至汽机并网的时间作为评价指标;以燃机启动开始至燃烧方式切换后NOx排放不超标的时间作为评价指标。三种模式均据时间长短进行量化评价,虽较为简单直观但不确定因素较多,不能准确评价燃机机组启动过程的优劣,更无法进行对标管理。因此基于启动时间的单一评价指标对燃机机组启动进行评价显得并不合理。

　　对于第一种评价方法,由于很多时候省调下发的负荷并不是满负荷,对机组启动时间的结果影响较大,对机组启动的评价甚至可能会出现截然相反的情况;第二种评价方法虽避免了由于省调下发负荷对评价机组启动的影响,但只考虑到启动过程的某一段时间,并没有涵盖机组启动的全部或绝大部分时间,无法对燃机并网前和汽机并网后的机组启动过程的评价和考核。因此往往会出现“以偏概全”的情况;第三种评价方法虽避免了上述两种评价方法的弊端,但并不利于机组启动管理和对标管理。在日常启动过程中,生产人员可能会为了单纯缩短启动时间而造成天然气、厂用电大量浪费以及忽略NOx排放的情况发生,不利于推动燃机机组启动管理向更好的方向发展[1]。

　　综上所述,基于启动时间的单一评价指标用于整个“双轴”燃气机组启动评价并不合理。不仅无法很准确的判别机组启动的优劣,也不能用于对标管理工作。因此本文引入了更符合生产实际的多指标评价体系。

　　1.2 多指标评价体系

　　多指标评价体系综合考虑了燃机机组启动的经济性、时效性和环保性。体系设计涵盖了机组启动过程的时间,天然气消耗、厂用电消耗和NOx排放量等因素,确定了三个评价指标:机组启动期间单位发电量的天然气消耗Qe、单位发电量的机组厂用电消耗Ee及NOx排放的平均值M,指标的内涵分别为:单位发电量的天然气消耗Qe=燃机启动至机组APCL投入所消耗的天然量Q/燃机启动至机组APCL投入所发出的电量E;单位发电量的机组厂用电消耗Ee=燃机启动至机组APCL投入所消耗的厂用电量E’/燃机启动至机组APCL投入所发出的电量E;NOx排放的平均值M=燃机启动至机组AGC投入所产生NOx的量N/燃机启动至机组APCL投入所用的时间t。由于我厂机组负荷受省调指令影响,每次机组启动最终达到的总负荷也不尽相同。为统一标准,本文以燃机启动开始至燃机APCL投入的时间(燃机相对负荷65%,APCL自动投入,能有效降低NOx排放,随后机组直接升至省调下发负荷,无需其他操作)作为机组启动过程进行研究。

　　这三个指标涵盖了燃机机组启动的绝大部分过程,不但避免了因省调下发负荷的不同而对评价运行人员的机组启动水平产生影响,也避免了因单纯考虑燃机、汽机并网之间的时间而忽略了燃机并网前和汽机并网后运行人员操作水平对“双轴”燃气机组启动的影响,同时也考虑到了整个启动过程中NOx的排放量。总之,这种多指标评价体系综合考虑了机组启动时节能、时效和环保三个方面内容,避免了基于启动时间单一评价指标的局限性。

　　2 实例分析

　　以苏州燃机#2机组2020年04月17日和2020年05月04日两次冷态启动为例,分别利用多指标评价体系和基于启动时间的单一评价指标对两次机组冷态启动进行评价并做对比分析。

　　2.1 机组冷态启动过程1

　　启动时间为2020年04月17日07:22至12:06(燃机启动步序开始至省调下发负荷),通过数据计量和测算,确定机组冷态启动过程1期间各指标的数值为:燃机启动至省调下发负荷284min;燃机并网时间至汽机并网60min;燃机启动至燃机APCL投入218min,天然气量6.95万Nm3,发电量20.923万kWh,厂用电量0.770万kWh,NOx排放量为0.6t(估算)。

　　根据以上指标数值,基于时间的单一评价指标的数值分别为:燃机启动至省调下发负荷所用时间t284min;燃机并网时间至汽机并网所用时间t’60min;燃机启动至燃机APCL投入(NOx排放不超标)所用时间t”218min;确定燃机机组启动的多指标评价体系:燃机启动至机组APCL投入所消耗的天然量Q6.95万Nm3;燃机启动至机组APCL投入所发出的电量E20.923万kWh;燃机启动至机组APCL投入所消耗的厂用电量E’0.770万kWh;燃机启动至机组APCL投入所产生NOx排放总量N0.60t(估算)。根据计算确定燃机机组启动的多指标评价体系所涵盖的三个指标数值分别为:单位发电量的天然气消耗Qe=0.3322(Nm3/kWh);单位发电量的机组厂用电消耗Ee=0.0368(kWh/kWh);NOx排放的平均值Me=2.752kg/min。

　　2.2 机组冷态启动过程2

　　启动时间为2020年05月04日05:21至09:25(燃机启动步序开始至省调下发负荷),通过数据计量和测算,确定机组冷态启动过程2期间各指标的数值为:燃机启动至省调下发负荷244min;燃机并网时间至汽机并网60min;燃机启动至燃机APCL投入228min,天然气量6.86万Nm3,发电量22.976万kWh,厂用电量0.802万kWh,NOx排放量为0.61t(估算)。

　　根据以上指标数值,基于时间的单一评价指标的数值分别为:燃机启动至省调下发负荷所用时间t244min;燃机并网时间至汽机并网所用时间t’60min;燃机启动至燃机APCL投入(NOx排放不超标)所用时间t”228min;确定燃机机组启动的多指标评价体系:燃机启动至机组APCL投入所消耗的天然量Q6.86万Nm3;燃机启动至机组APCL投入所发出的电量E22.976万kWh;燃机启动至机组APCL投入所消耗的厂用电量E’0.802万kWh;燃机启动至机组APCL投入所产生NOx排放总量N0.61t(估算)。根据计算确定燃机机组启动的多指标评价体系所涵盖的三个指标数值分别为:单位发电量的天然气消耗Qe=0.2986(Nm3/kWh);单位发电量的机组厂用电消耗Ee=0.0349(kWh/kWh);NOx排放的平均值Me=2.675kg/min。

　　通过对比研究上述机组冷态启动过程1和过程2可发现,如使用所列的基于启动时间的单一评价指标对机组两次冷态启动进行评价,第一种评价方法启动过程2要优于启动过程1,第二种评价方法启动过程2和启动过程1差不多,第三种评价方法启动过程1要优于启动过程2(图3)。由此可见,基于启动时间的单一评价方法由于选取不同的时间评价指标,所得到的结果也截然不同。但利用多指标评价体系可发现:机组冷态启动过程1单位发电量的天然气消耗要高于冷态启动过程2;机组冷态启动过程1单位发电量的机组厂用电消耗要高于冷态启动过程2;机组冷态启动过程1NOx排放的平均值要高于冷态启动过程2;综合来看启动过程2要优于启动过程1(图4),从而更好的评价机组冷态启动的优劣[2]。

　　多指标评价体系能够更全面的评价“双轴”燃气机组的启动情况,相比于单一评价指标而言更具有合理性和科学性[3]。

　　3 结语

　　利用涵盖单位发电量的天然气消耗Qe、单位发电量的机组厂用电消耗Ee及NOx排放的平均值M三个指标的多指标评价体系相比于单一评价指标而言能够更全面、客观的评价“双轴”燃气机组启动过程的优劣,且具有一定的合理性和可行性。“双轴”燃气机组启动多指标评价体系有利于运行人员查找机组启动过程中的不足和存在的原因。并可将此评价系统作为班组小指标竞赛或部门绩效考核内容,能够有效激发运行人员主观能动性,充分发挥运行人员的聪明才智,促使机组启动优化不断探索,从而进一步提高天然气利用率,降低厂用电率和NOx的排放。“双轴”燃气机组启动多指标评价体系便于同类型燃机电厂间的对标管理,有利于全国同类型燃机电厂间的比学赶超,争做标杆。