西气东输管道燃驱压缩机组节能改造的实施与效果

压缩机组是西气东输天然气管道的主要能耗设备,其能耗约占管输能耗的90%以上。特别是双机或多机并列运行压气站的燃驱压缩机组,无论是单机运行还是双机运行,双机站的压缩机组几乎全年都处于低效运行状态。盐池站作为西气东输一线最后一个"2+1"(2用1备)压气站,机组低效运行尤为突出。多年来,西气东输管道公司一直致力于压缩机组改造的研究,截止到2015年完成了盐池站2#机组的试点改造,经过2016年整年的实际运行验证,改造后的机组运行效率得到了大幅度提升,实现了燃驱压缩机组的高效运行。本文将对改造的实施和效果进行介绍,供参考。     

西气东输天然气压缩机组的维护管理探讨

随着西气东输沿线压气站建设的逐步完成,西气东输压缩机组的数量越来越多,累计运行时间越来越长。压缩机组的运行支持保障和维护保养已成为公司的一项重要工作内容。搞好沿线天然气压缩机组的维护和保养,提高压缩机组的运行可靠性成为西气东输正常供气的关键性因素。本文针对西气东输压缩机组的维护状况,谈谈西气东输沿线天然气压缩机组的维护管理,供探讨。     

天然气压气站燃机余热发电项目设计难点及其解决方案

在天然气压气站燃机余热发电项目中,由于余热发电厂烟气来自中石油西气东输某压气站天然气压缩机用燃气轮机对空排气,其设计均需要通过中石油方面组织的设计审查。结合中石油上海管理处和武汉管理处两次设计评审,指出了天然气压缩机燃机余热发电项目的三大设计难点及其解决办法：一、余热锅炉后应增设引风机,克服余热锅炉、烟道等阻力,不可给燃机造成额外的背压;二、烟道不能有任何荷载作用于现有燃机房顶部,施工期间不得破坏燃机房顶;三、穿越新建发电厂区的原有压气站至火炬的放空管线及电缆需要迁改。     

变频驱动同步电机在国产压缩机组中的应用

对国产首台套压缩机组用20 MW单元串联多电平PWM电压源型变频器及配套高速同步电机所组成的电驱系统进行了研究:分析了其系统整体结构及特点,详细论述了系统构成设备的原理,通过借鉴西气东输一线压缩机组建设和运行中的相关经验,探讨了该电驱压缩机组在今后运行中应当注意的问题,将为在西气东输二线投产使用的国产化电驱压缩机组的运行与维护提供理论依据.     

考虑输气功率的掺氢天然气管道运行优化研究

将氢气掺混入天然气并利用现有天然气管道基础设施输送是实现氢气长距离、大规模、低成本输送的有效方式,但氢气的掺入会对原有天然气管道基础设施的运行产生影响。为此,文章建立了掺氢天然气管道运行能耗优化模型,以压气站最小能耗为目标函数,压缩机开机台数和压缩机转速为决策变量,在掺氢比不同的工况下,分别对保持掺氢天然气的体积输量恒定和输气功率恒定的两种情况进行优化求解分析,对不同掺氢比下管道系统优化后的工况进行分析讨论。研究结果表明：在保证天然气掺氢输送的热值供应的基础上,当掺氢比超过15%时,现有天然气管道设施已无法满足最优工况的平稳运行,可以通过增设压缩机站的方式提高管段压力,以保证现有天然气管道输气功率的稳定,或在下游建设储气调峰设施,以平衡管存气体能量下降的影响。     

西气东输管道工程太阳能电源系统设计

1工程概况西气东输管道是国家重点建设工程项目,起点是新疆塔里木的轮南,终点是上海市西郊的白鹤镇。管道途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏和上海等9个省(区)市。管道全长约4000km,设计输量120×108m3/a,设计压力10.0MPa,管径为Φ1016mm。全线共设工艺站场35座,线路截断阀室138座,其中压气站10座。各压气站和分输站按有人值守、无人操作设计。新疆境内轮南至红柳段管道位于塔克拉玛干沙漠和库鲁克塔格戈壁,全长约972km,海拔平均     

MARK VIe控制系统在西气东输管道上的应用与维护

随着GE燃驱压缩机组在西气东输管道上的相继投产,相配套的MARK VIe燃机控制系统在实际生产中也逐步得到应用,研究该控制系统在实际应用中的使用情况具有一定的意义。通过了解MARK VIe控制系统的构成,根据历史压缩机组控制系统的停机故障统计分布情况及故障处理报告,归纳分析各类故障产生的原因,并列出相应的故障处理措施。认真研究这类问题,总结系统的使用维护经验,有助于提高控制系统的可靠性,保障输气生产的稳定运行。     

天然气长输管道燃压机组的机型选择及配置

在天然气长输管道建设过程中,燃压机组燃气轮机机型的选择和机组台数的合理配置十分重要。介绍西气东输一线工程燃驱站机组现状,对装有38台功率为30MW左右的轻型燃气轮机采用"1+1"和"2+0"或"2+1"的配置方法进行分析,指出了存在的问题。分析结果表明,在我国目前尚不具备生产轻型燃气轮机的条件下,不宜一味选用轻型燃气轮机。每站的机组配置至少3台,可以分期建设,并留有扩建余地。这不仅直接关系到长输管道能否安全平稳运行,而且对管道输气运营成本影响极大。根据理论和实际运行效果的分析,就以上两个重大技术问题进行了深入研究和探讨。     

燃气轮机机理-数据混合建模方法研究

提出了机理模型和基于神经网络的数据驱动模型相结合的燃机混合模型结构,利用燃机实际运行数据,通过数据驱动方法修正由于特性线偏差导致的机理模型仿真误差。以天然气长输管道压气站的某型双轴燃气轮机为研究对象,设计了3种机理-数据混合模型结构。通过对比3种混合模型与机理模型的性能仿真结果,说明与燃机机理模型相比,混合模型精度相对更高。同时基于燃机整体并联补偿的混合模型结构对截面参数的仿真精度最高,各参数的平均相对误差基本在1. 5%以内,其中压气机出口和动力透平出口温度的相对误差小于0. 5%。由于数据驱动方法可以针对特定燃机利用运行数据训练出特定的补偿网络,对于不同的机组所设计的混合结构模型都能具有较高的准确性,为提高燃机模型精度提供了参考手段。     

西气东输管线天然气压缩机组的运行管理探讨

随着西气东输工程的建设完工,工作的重点已逐步转移到以生产运行为主,确保管线天然气压缩机组的安全稳定运行。本文通过对西气东输投产近两年来沿线压缩机设备出现的一些问题的分析和处理,谈谈天然气压缩机组的运行管理,供参考。     

变容量家庭能源中心单独制热水模式的实验研究

提出了可全年供应空调和热水需要的变容量家庭能源中心系统,并提出单独制热水模式下的性能系数计算方法。通过对该模式瞬时动态特性的研究,指出变容量压缩机可以有效地保证机组的安全可靠运行。实验研究了单独制热水模式在不同环境温度、不同压缩机负荷条件下的性能。结果表明,在同一压缩机负荷条件下,热水性能系数均随环境温度的升高而升高,与传统热泵热水器的变化趋势相同。而压缩机负荷变化对机组热水性能系数的影响在不同的环境温度下呈现不同的规律,因此,可根据不同的环境温度优化控制压缩机负荷,以提高制热水效率,节约能源。     

PGT25＋燃气轮机高压压气机16级动叶断裂原因及预防措施

本文以西气东输管道GE PGT25＋燃气轮机高压压气机16级动叶的断裂失效事故为例,参照原设备供应商对事故原因的分析,提出了二阶扭振疲劳与叶片间不稳定流存在关联的概念,以及天然气管道输送用燃气轮机压缩机组运行中应注意的问题。     

燃气轮机驱动压缩机组负荷控制参数波动问题研究

西气东输工程燃气轮机驱动压缩机组控制系统负荷控制功能不完善,造成机组在压力自动控制模式下,燃机、压缩机的转速和排气温度等重要参数在运行过程中极不稳定,并呈现周期性振动特性,对燃机重要部件造成严重的低周疲劳损伤。本文对机组的控制方式进行了研究,分析了机组功率、转速、排气温度波动的机理,通过合理调整控制器参数解决了机组关键参数波动的问题,显著改善了机组的运行稳定性和可靠性,对于提高机组的使用寿命、降低热部件的疲劳损耗具有主要作用。所做工作对机组控制系统的设计和调整具有参考价值。     

Assessment of thermal performance improvement of GT-MHR by waste heat utilization in power generation and hydrogen production

The Gas Turbine Modular Helium Reactor (GT-MHR) uses two compression stages to compress the helium and a pre-cooler and an intercooler to reduce the compressors inlet temperature, that dissipate around 308.36 MW_th at the design operational conditions. This dissipated thermal energy can be used as an energy source to produce hydrogen. An energy analysis is conducted for a proposed system that includes GT-MHR combined with Organic Rankine Cycle (GT-MHR/ORC) and a Proton Exchange Membrane (PEM) electrolyzer (GT-MHR/ORC-PEM) for hydrogen production. The optimum operating parameters values of the new cycle are obtained using the Engineering Equation Solver (EES) software. Thermal efficiency has been improved from 48.6% for the simple GT-MHR cycle to 49.8% for the new combined (GT-MHR/ORC-PEM) cycle including hydrogen production at a rate of 0.0644 kg/s at the same operating conditions. However, the thermal efficiency for the combined GT-MHR/ORC was higher and reaches 50.68%. Moreover, a parametric study is carried out over a wide range of some operating conditions such as turbine inlet temperature, Compressor pressure ratio and compressor inlet temperature to investigate their effect on the new cycle performance. Results revealed that increasing the low-pressure compressor inlet temperature increases the amount of hydrogen produced while decreasing thermal efficiencies for the three cycles. Furthermore, increasing compressor pressure ratio reduces the mass flow rate of hydrogen produced util it reaches a minimum value then it starts to increase slightly, on the contrary, an opposite relationship is observed between thermal efficiencies and compressor pressure ratio. Moreover, at low compressor pressure ratio, the rate of hydrogen produced increases with increasing turbine inlet temperature; however, it decreases by increasing the turbine inlet temperature at high compressor pressure ratio. Nevertheless, a direct correlation is noticed between thermal efficiencies and turbine inlet temperature.     

Dynamic simulation of air storage–based gas turbine plants

Cavern storage is a proven energy storage technology, capable of storing energy in the form of compressed air inside a cavern. The Huntorf plant and the Alabama plants use this technology to store electrical energy during the off‐peak load hours by compressing the air inside a cavern and then using this compressed air during gas turbine operation to generate electricity during peak load demand hours. The advantage of doing this is that it increases the efficiency of gas turbine operation while meeting the grid generation and the load balance. The operation of a typical compressed air energy storage (CAES)–based gas turbine plant involves the operation of several components, including the compressor, the cavern storage, the combustor, the turbine, and so on. The dynamics of the plant as a whole depends on the performance of the individual components. The focus of this article is to develop a Simulink‐based models for each of the individual components, which can then be assembled appropriately to design an entire CAES plant. As an illustration, a case study for the Huntorf CAES plant is presented with the developed models. A typical daily operation of the Huntorf plant is simulated and compared with the reported Huntorf plant data. The model accurately captures the reported dynamics of the cavern storage. In addition, the reported quantities like the compressor power consumption, the turbine power generation, and the temperature at different junctions of the CAES plant match well with the simulated results. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于燃气轮机变工况的IGCC系统特性研究

燃气轮机是IGCC系统中的关键部件,其性能变化直接影响到整个IGCC系统。本文利用Thermoflex软件建立200MW级IGCC系统模型,主要分析燃气轮机在40％～100％负荷下的IGCC系统变工况特性。通过燃气轮机初温及其压气机进口可转导叶IGV变化,分析了燃气轮机实现降负荷调节方式,并从系统角度出发,研究了基于燃气轮机变工况的IGCC系统主要性能参数的变化。本文的研究结果对未来IGCC电站的设计和运行具有一定的参考价值。     

大型风机叶片疲劳加载模式的能耗分析

设计了两套风机叶片疲劳加载试验方案:液压缸强迫加载模式和偏心质量块共振加载模式,并给出了两种模式下的能量耗散方程。采用多级载荷加载试验获得沿叶片展向的挠度分布情况和加载点刚度值,通过叶片的自由衰减试验获得阻尼比值。最后对aeroblade1.5-40.3风机叶片进行1个振动周期的能耗计算,得出在相同振幅下,共振加载模式的能耗小于强迫加载模式能耗的1/3。研究结果为后续的风机叶片疲劳加载试验打下基础。     

1.5Mt/a加氢裂化装置节能降耗措施与成效

金陵石化1.5Mt/a加氢裂化装置投用初期,能耗超过40kg标油/t原料,通过几次大的技术改造,能耗明显下降,2011年1～11月装置综合能耗为26.89kg标油/t原料.能耗划分显示,燃料气消耗占装置能耗的最大部分,所占比例达42.47％,其次为电能和蒸汽消耗,分别占总能耗的41.05％和12.76％.这3项能耗占到装置总能耗的96％以上.装置的节能降耗工作主要采取以下措施:优化换热网络,回收低温余热;新氢机增加无级气量调节系统,降低压缩机的无用功;脱硫溶剂采取溶剂在线清洗,提高溶剂质量,减少溶剂损耗,同时减缓溶剂系统腐蚀和塔盘结垢;分馏加热炉空气预热器改型以及火嘴改造;保证装置高负荷运行,提高循环氢压缩机、新氢压缩机、原料泵等设备的用能效率;利用变频技术,投用液力透平,实现节电目标;通过热料直供,减少作为溶剂再生塔底热源的1.0MPa蒸汽消耗.     

我国东部沿海地区电源结构优化目标

我国东部沿海地区经济发达,是我国的电力负荷中心。预计到2020年,东部沿海地区经济增长速度高于或至少等于全国平均增长速度,单位产值电耗低于全国平均水平,居民生活用电水平高于全国平均水平。为实现东部沿海地区电力可持续发展,在研究东部沿海地区能源结构的基础上认为,要大力发展核电,扩大“西电东送”和“西气东输”规模,进一步降低煤电比重。开发“绿色能源”,发展风电,在东部沿海及海上建设风电场示范工程,达到推广应用的目的。     

AE94.3A型燃气轮机进气冷却的应用可行性研究

对AE94.3A型燃气轮机燃气-蒸汽联合循环热力系统平衡进行研究进而发现,与同类型、同等级不同型号机组相比,AE94.3A型联合循环机组余热锅炉的排烟温度较高,排烟余热仍有进一步利用的空间。通过设计优化,扩大省煤器受热面,回收烟气余热加热给水,驱动热水型溴化锂制冷机制冷,用于机组满负荷调峰时的压气机进气冷却或厂房及办公区域空调供冷,对改善燃气轮机联合循环的运行性能,实现能源梯级利用,提高能源利用率和机组经济性运行起到了很大作用。