การศึกษาระยะเวลาที่เหมาะสมในการทำความสะอาดคอมเพรสเซอร์ในเครื่องกังหันก๊าซของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาระยะเวลาที่เหมาะสมในการทำความสะอาดคอมเพรสเซอร์ในเครื่องกังหันก๊าซของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม เนื่องจากประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ที่ลดลงส่วนใหญ่มาจากสิ่งสกปรกที่เกาะติดที่ใบพัดของคอมเพรสเซอร์ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าโดยรวมลดลง ดังนั้นการทำความสะอาดคอมเพรสเซอร์แบบออฟไลน์ จะทำให้ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิค (Isentropic Efficiency) เพิ่มกลับคืนมาได้ในระดับหนึ่ง โดยประสิทธิภาพที่เพิ่มจะขึ้นอยู่กับความถี่ในการทำความสะอาดคอมเพรสเซอร์ ได้มีการศึกษาและจัดเก็บข้อมูลจากการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้ากังหันก๊าซจากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม ขนาดกำลังการผลิต 704 เมกะวัตต์ ประกอบด้วยเครื่องผลิตไฟฟ้ากังหันก๊าซจำนวน 2 เครื่อง ขนาดกำลังผลิตเครื่องละ 221 เมกะวัตต์ และเครื่องผลิตไฟฟ้ากังหันไอน้ำจำนวน 1 เครื่อง ขนาดกำลังผลิต 262 เมกะวัตต์ คอมเพรสเซอร์ในเครื่องกังหันก๊าซมีจำนวน 18 stage มีอัตราส่วนความดันเท่ากับ 16.6:1 และตัวประกอบการใช้งานของโรงไฟฟ้าเฉลี่ยเท่ากับ 0.79 โดยมีการจัดเก็บข้อมูลในระยะเวลาย้อนหลัง 2 ปีและนำข้อมูลมาวิเคราะห์หาประสิทธิภาพ ตัวแปรอิสระที่ใช้ศึกษาคือ อุณหภูมิขาเข้าและออกจากคอมเพรสเซอร์ ความดันขาเข้าและออกจากคอมเพรสเซอร์ และระยะเวลาในการล้างทำความสะอาด ส่วนการหาระยะเวลาที่เหมาะสมในการทำความสะอาดคอมเพรสเซอร์แบบออฟไลน์ของเครื่องกังหันก๊าซของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วมนั้น คิดจากราคาค่าใช้จ่ายต่ำสุดโดยค่าใช้จ่ายประกอบด้วยค่าเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นในการผลิตไฟฟ้าเพื่อรักษาระดับกำลังไฟฟ้าที่ผลิตให้คงที่ รวมกับค่าทำความสะอาดคอมเพรสเซอร์ของเครื่องกังหันก๊าซ และค่าเสียโอกาส ส่วนของผลประโยชน์จะคิดในส่วนของปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้คงที่ ซึ่งจะมีค่าเท่ากันในทุกๆความถี่ในการทำความสะอาด จากการวิเคราะห์ พบว่า อัตราการลดลงของประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ คือ 0.31% ต่อเดือน สำหรับคอมเพรสเซอร์ตัวที่ 1 และ 0.37% ต่อเดือน สำหรับคอมเพรสเซอร์ตัวที่ 2 และระยะเวลาที่เหมาะสมในการทำความสะอาดแบบออฟไลน์ คือ ทุกๆระยะเวลา 6 เดือน

STUDY OF THE SUITABLE CLEANING TIME INTERVAL OF COMPRESSOR IN GAS TURBINE OF COMBINED CYCLE POWER PLANT

Nartnipa Chujitarom¹ and Witthaya Yongchareon²

¹Energy Technology and Management Program, Chulalongkorn University

²Energy Research Institute, Chulalongkorn University

The aim of this study is to determine the optimal cleaning time interval of compressor in gas turbine of a combined cycle power plant. A major cause of reduced compressor efficiency is from compressor blade fouling, which results in a lower overall power plant efficiency. Compressor off-line cleaning can recover some of the lost Isentropic Efficiency. The level of efficiency depends on the cleaning time interval. The data for this study are collected from the operational data of combined cycle power plant within the past 2 years. This plant comprises with two 221 MW gas turbines and a 262 MW steam turbine and has a generating capacity of 704 MW. Gas turbine Compressor has 18 stages and 16.6:1 pressure ratio. The plant average utilization factor is 0.79%. Variables affect compressor efficiency, such as inlet & outlet compressor temperature, inlet & outlet compressor pressure and cleaning time, are used to determine the compressor efficiency. The optimal cleaning time is analyzed by using the minimum expense cost which consists of the additional fuel cost (to maintain the same plant electrical power output against degradation of plant efficiency), cleaning cost and lost opportunity cost. While the benefit is the constant electrical power output which is independent of cleaning time. From the analysis it was found that the degradation of compressor efficiency is 0.31 % per month for compressor 1 and 0.37% per month for compressor 2 and the optimal cleaning time is every 6 months.