解析整体煤气化联合循环发电中的燃气轮机问题

《解析整体煤气化联合循环发电中的燃气轮机问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2010年第2期上海电力解析整体煤气化联合循环发电中的燃气轮机问题王震华(东莞天明电力有限公司，广东东莞523061)摘要：煤基合成气燃料IGCC发电的燃气轮机的运行环境与燃用天然气的燃气轮机有很多不同，介绍了与其相关的设计运行问题以及解决方略。关键词：IGCC；燃气轮机；NO排放中图分类号：TK472．5文献标识码：B1引言有许多设计因素影响整体煤气联合循环(IGCC)发电工艺环境中的燃气轮机成本。例如：和高热值天然气相反的中热值煤基合成气的燃烧需要修改燃气轮机的燃料喷嘴和气体歧管。合成气里存在的污物影响燃气轮机的维护和长期运行性能。液滴可能引起不均匀的燃烧或在透平一级喷

2、嘴里燃烧，导致损坏。颗粒能在燃料喷嘴上积垢或引起燃气轮机热通道的侵蚀。积垢在热通道部件上的碱材料引起腐蚀。在燃料气温度低于538℃，碱材料基本凝结净出力／MWl150l145在粗合成气里的微粒物上，碱的除去效率近似于热耗率／kJ·(kW·h)I10423l10548除尘效率。对很高的除尘效率，侵蚀不认为是个压／气机进口空气流量I150o．2I1489．26t~h-1lI问题，腐蚀不会比烧蒸馏油更差；颗粒结垢在合理的维修计划之内。先进的高温燃气轮机的空气气排气温度／℃{583l572压气机级数l18l16膜冷却设计受到燃烧产物的灰含量的影响。进口导叶l有l有另一个设计问题是燃

3、气轮机的燃料进口温可变静叶l无J无度。有人(Fluor)研究，假设来自先进的高温气体净化工艺的高温已脱硫的合成气以649℃直接供一⋯次l曩"i给燃气轮机。压气机放气级次l第14级l第16级GE公司期望推出649℃燃料进口温度的燃燃烧室火焰筒数l14l16料系统。最大燃料进口温度试验已做到538℃，l多个燃料喷J早期的高温气体净化研究的高温气体冷却器就将气体冷却到538℃。今后有关高温气体净化处理仍在进行之中，若有重大突破，对燃气轮机及其IGCC发电的效率和减排将有深刻的影响。IGCC发电中的燃气轮机是现有天然气燃气轮机的改进和发展，不可能重新设计，面对煤基合成气燃料的燃烧特

4、性，现有燃机技术和环保要求一129—上海电力2010年第2期其热值低于天然气，燃料的质量流量明显大于燃燃烧天然气和燃烧煤基合成气之间的最大区气轮机的设计基础。一般透平入口喷嘴的质量流别在燃料的热值。天然气的热值约37274．7kJ／量为壅塞所限制。因而对给定压比和燃烧温度，m。，中热值煤气(MBG)的热值约ll180．8～18燃料质量流量的增加必须由压气机空气质量流量636kJ／m。，而低热值煤气(LBG)的热值约3727．的减少来补偿。这导致了燃气轮机的非设计运行6kJ／m。。结果需要提供给定量化学能的燃料质状态，其性能包括效率、排气温度和其它参数都偏量流量对LBG明显大

5、于天然气。离了设计性能。通常限制燃机质量流量的因素是透平入口喷运行策略所要讨论的主要问题是燃料流量、嘴的面积。当流动发生壅塞时，质量流量达其最压气机性能和压气机空气抽气之间的相互作用。大值，理想气体的最大质量流量由式(1)给出：所设计的燃气轮机针对规定的运行条件达到一组目标。当其中的一个改变时，透平就被认为mm~x=PAN／~-√专(南)()是“非设计”方式。燃气轮机对运行条件变化的响式中m⋯——最大质量流量应需要详细地了解每套机器的性能。此类信息皆P——总压力；属专有技术资料。燃气轮机的设计及其性能的预A——当流动发生壅塞时的临界面积测要研究大量的完全根据经验的信息。在许

6、多情Mw——气体的分子量；形，非设计信息必须从各种状况下的实验得到，这T——总温度；很费钱。至少需要一些实验来检校理论模型的精R——通用气体常数；度。由于需要支持燃气轮机设计并校验运行的试7——气体的比热比。验花费，燃气轮机一旦造好，有关燃机设计的详细排气的分子量对比较于天然气设计点的所有的技术资料如压气机工作图就不公开了。更进一3种情形在2的范围内变化。式(1)根号下的项步，燃机制造商通常采用现有的成功的设计建立变化约5，因为比热比从1．2变到1．4。在新的模型或者使系统模块化(比如燃烧室的火焰1093℃时，排气中的主要成分是氮气，氮气的比筒)，这样一个部件的变化仅需简单

7、的替换而其它热比约为1．3。对给定压比和燃烧温度，进入燃则无须改变。机的质量流量正比于临界面积(对给定的燃机型因为开发和试验燃气轮机的费用昂贵，近期号是固定的)。燃气轮机工业开发专门使用煤基合成气的燃气轮对烧天然气运行，进入GEMS7001F压气机机是不可能的。相反，人们企图了解现有的烧天的空气流量约417．56kg／s。天然气流量约9．072然气的燃机在烧煤气时有何表现。可能要求制造kg／s，产生约426．632kg／s的排气。对在烧低热商进行一些修改，如对燃料阀或燃烧室。然而制值煤气的情形，燃料流量可能是9O．