楊 峰

(北京太陽宮燃?xì)鉄犭娪邢薰?北京 100028)

燃?xì)廨啓C燃燒室的發(fā)展以降低氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)及未燃碳?xì)浠衔?UHC)的排放為目標(biāo),經(jīng)過20多年的發(fā)展積累了大量關(guān)于干式低NOX(簡稱“DLN”)燃燒室的研究成果及運行經(jīng)驗,已成為目前普遍采用的較為成熟的技術(shù)[1]。DLN2.6+燃燒室克服了DLN2.0+燃燒室因PM1噴嘴配置不當(dāng)在臨近該噴嘴的火焰筒處出現(xiàn)鼓包而影響火焰筒壽命的缺陷,顯著減少了NOx排放。

1 改造后天然氣用氣量的變化

影響燃機天然氣用氣量的原因很多,包括天然氣成分、環(huán)境溫濕度等。選取同一天、同一時間兩臺燃機同步升負(fù)荷時燃機負(fù)荷點相同時的數(shù)據(jù),在最大程度上減少外在因素的干擾,分析改造后#1燃機用氣量的變化。

表1截取了燃機負(fù)荷由160～250 MW重要節(jié)點負(fù)荷下的兩臺燃機用氣量數(shù)據(jù),通過對比可以看出,#1燃機改造后,在相同工況、相同負(fù)荷情況下,用氣量基本都略小于#2燃機,平均為0.08 kg/s,每小時可節(jié)約的用氣量平均為290.1 kg,且低于185 MW及高于225 MW時效果更明顯。從減少天然氣用量上來看,#1燃機經(jīng)過燃燒器改造后經(jīng)濟性有所提高[2]。

表1 同工況狀態(tài)下燃機用氣量對比

2 改造后排煙溫度的變化

燃機的排煙溫度對于機組調(diào)整及經(jīng)濟性都有一定的影響。如果排煙溫度變化較平穩(wěn),鍋爐側(cè)主汽溫度也會相對平穩(wěn),可降低調(diào)節(jié)蒸汽溫度的難度[2]。同負(fù)荷狀態(tài)下,排煙溫度較高,說明燃機發(fā)同樣電量的能耗較少,可以有更多的能量進入余熱鍋爐,提高蒸汽參數(shù),此時若鍋爐效率相同,則排煙溫度較高的燃機對應(yīng)的鍋爐經(jīng)濟性較高。對比兩臺燃機排煙溫度數(shù)據(jù)如表2:

表2 同工況狀態(tài)下燃機排煙溫度、IGV、IBH對比

表2選取了同一時間160～255 MW重要負(fù)荷節(jié)點下的排煙溫度、IGV開度及IBH開度數(shù)據(jù)。排煙溫度對比如圖1。

圖1 同工況狀態(tài)下燃機排煙溫度對比

可以明顯看出,#1燃機改造后由于燃料配比方式不同,排煙溫度變化趨勢更為穩(wěn)定,主要體現(xiàn)在以下幾方面:在190～210 MW,#2燃機排煙溫度有一個明顯的加速下降趨勢,而#1燃機幾乎沒有[3]。在245 MW以上,#2燃機排煙溫度隨著負(fù)荷上漲出現(xiàn)回升,而#1燃機則保持之前的速度繼續(xù)下降,沒有這一段的回升,令蒸汽溫度的調(diào)整更簡單。

#1燃機對于排煙溫度控制更為穩(wěn)定,這是由于燃料配比方式發(fā)生了改變,更改調(diào)整了IGV與IBH開度的邏輯,IGV影響各CTIM,增加了噪音判斷功能,而IBH邏輯修改增加了前后壓力進入邏輯,增加了IBH預(yù)設(shè)模塊,IBH的指令變化增加了個判斷模塊。這些改變將變量控制在了燃機范圍之內(nèi),即用更為復(fù)雜全面的控制邏輯來調(diào)整閥門狀態(tài),從而穩(wěn)定了排煙參數(shù)變化[4]。

從圖2可以明顯看出,#2燃機在245 MW時IGV就已經(jīng)全開,隨后進入溫控模式,失去了繼續(xù)提高負(fù)荷的能力,而改造后的#1燃機則能繼續(xù)提高負(fù)荷。此情況是由于燃燒模式改變還是其他方面原因(如燃燒筒換新等)導(dǎo)致的,仍需在長時間運行中分析多次滿負(fù)荷數(shù)據(jù)才能進一步得出結(jié)論[5]。

圖2 同工況狀態(tài)下燃機IGV、IBH開度對比

3 改造后NOx的排放變化

DLN2.6+改造的主要目的是降低污染物排放。經(jīng)過驗證,改造后,氮氧化物排放有明顯的下降。分析改造后的相關(guān)數(shù)據(jù),對其進行驗證。

從表3可以明顯看出,#1燃機NOx排放量有明顯下降,經(jīng)過改造后最大排放量已小于#2燃機的常規(guī)排放量。通過對比發(fā)現(xiàn),#1燃機NOx排放量僅為#2燃機的一半左右[6],且負(fù)荷越高這種差距越明顯,這是由于#2燃機隨著負(fù)荷上升,NOx排放會有明顯上漲,而#1燃機則基本維持在一個相對較小的范圍內(nèi)。圖3可以清晰地反映兩臺燃機NOx排放量隨負(fù)荷變化呈現(xiàn)的不同趨勢。

圖3 同工況下NOx排放趨勢對比

表3 同工況下NOx排放對比

經(jīng)過改造后,#1燃機在180～230 MW的NOx排放量是微降趨勢,之后出現(xiàn)微漲,全程維持在10～20 mg/Nm3。#2燃機則在175 MW之后持續(xù)上漲,且有175～195 MW與235～250 MW兩次較快的增漲區(qū)間,變化幅度在30～50 mg/Nm3。

4 結(jié)束語

在降低污染物排放方面,#1燃機改造后具有非常明顯的改善,優(yōu)化了對排煙溫度的控制,降低了運行中的調(diào)整難度,燃機用氣量有所減少,在低負(fù)荷時尤其明顯,160 MW時每小時可節(jié)約676 kg天然氣,實現(xiàn)了改造目的[7]。