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探讨天然气热值对燃气轮机运行的影响

发表时间：2021/4/28 来源：《电力设备》2020年第33期作者：冯双双

[导读] 摘要：随着我国科技水平的不断发展，对燃气轮机机组的需求也不断增加，作为燃气轮机的主要燃烧材料，天燃气也在不断的改善及调整，不同类型的天然气对于燃气轮机运行产生了不同程度的影响，因此在实际工作中需要加强天然气热值对燃气轮机运行影响的分析以及了解。

        （江苏华电昆山热电有限公司江苏昆山 215300）
        摘要：随着我国科技水平的不断发展，对燃气轮机机组的需求也不断增加，作为燃气轮机的主要燃烧材料，天燃气也在不断的改善及调整，不同类型的天然气对于燃气轮机运行产生了不同程度的影响，因此在实际工作中需要加强天然气热值对燃气轮机运行影响的分析以及了解。本文论述了燃气轮机的发展历程和天然气热值对燃气轮机性能的影响。
        关键词：天然气；热值；燃气轮机；运行影响
        在当下，环境保护工作已经成为社会上广泛关注的问题，在燃气轮机实际运行过程中，需要多方面考虑天然气热值对运行条件的影响，以节能环保理念为工作的主要重点，优化燃气轮机运行模式和运行效果，通过更加安全和稳定性的工作模式，保证实际运行效率和提高运行质量，使得天然气热值能够推动燃气轮机的平稳运行。
        一、燃气轮机的发展背景
        燃气轮机初始于上个世纪五六十年代，在这期间由于缺乏完善的技术支持，所以这一阶段的设备发展历程是非常缓慢的，我国的发展技术相比于国外来说是比较落后的。从20世纪50年代开始我国首次进行了航空燃机的仿制，引进了国外中小型的地面燃机，并且开发了多种机型。21世纪初，国内不同行业间的相互合作以及交流，出现了多种多样的燃气轮机，不仅融入了国外先进的燃机制造技术，还形成了较成熟的技术设备以及配套设施。通过战略部署不仅可以提高我国燃气轮机的运行效果，还有助于打通天然气的发展市场，实现两者之间的相互协调，不仅能促进我国生产行业的稳定发展，还有助于实现工艺设备的不断创新和调整，多方位的满足燃气轮机的运行效果和运行标准。

        图1：燃气轮机
        二、天然气热值对于燃气轮机性能的影响
        （一）经济方面
        天然气热值对于燃气轮机性能的影响是较为突出的，着重体现在经济方面，首先对于能源消耗来说天然气属于燃机的重要燃烧材料，热值高低会直接影响燃机的运行效率，如果燃机本身负荷是比较高的话，天然气热值虽然在不断的提升，但是其中的能量消耗也是非常严重的，瞬时天然气流量高于热值范围。在实际工作中，需要加强对发电气耗量的了解和认识，发电气耗越低那么基础效率就越高，两者是呈现出反比关系的。从中可以看出天然气热值对于燃气轮机性的影响是较为突出的，需要加强对两者之间的了解和认识，联合实际的工作内容以及工作重点，从而防止出现能源浪费的问题。
        （二）环保性的影响
        在社会经济发展进程中，节能环保已经成为社会上广泛关注的问题，在进行实际分析工作时，需要从环保的角度认真了解天然气热值对燃气轮机性能所带来的影响，从而为后续工作奠定坚实的基础。在当下，环境保护问题在日渐严峻，并且对于各行各业的环保发展来说，提出诸多要求和标准，燃气轮机燃烧排放的主要废气为氮氧化物，而氮氧化物正是当前环保问题关注的重要标准。氮氧化物气体本身的危害是比较大的，后续治理难度也较高。氮氧化物不仅会刺激人的呼吸系统还会损伤动植物的健康生长，还会引起温室效应和酸雨等等，因此需要从环保这个角度认真的分析燃气轮机中氮氧化物的排放特点。我国属于燃煤大国，对于氮氧化物的排放量是比较大的，随着我国当前环境保护问题的不断发展，燃煤机组脱硝已经属于必备条件。在绿色环保背景下的燃气轮机机组，在实际工作中需要提高对减少氮氧化物排放的重视程度，根据国家的节能减排、环保要求更加有序的开展日常排放控制。对于氮氧化物排放来说，需要严格遵循我国的相关标准和要求，防止出现超量排放的问题，同时还需要加强对技术和设备的投入力度，根据不同的排放量采取阶梯式的管理标准，从而促进氮氧化物排放量的不断降低。虽然很多企业对燃气轮机机组采取了新型燃烧器和其他的燃烧技术，但是对于天然气热值来说存在着一定的差异。在系统平稳性运行时，会根据不同的运行特点产生不一样的氮氧化物浮动量，经过对天然气热值的长期跟踪，发现天然气在某一个热值左右时，氮氧化物的排放量会达到最高值，排放热值也会不断的增加。由于不同机组特性存在较大差异性，所以在燃烧调整配比方面会造成不同的排放热值差异，在长期跟踪的基础上，我国相关的部门已经加强对这一问题重视程度，确定了最差热值的数值。当某一个阶段热值如果接近最差氮氧化物排放热值的话，那么要进行适当的调整以及优化，为最佳燃烧调整提供必要性的依据和支撑。对于燃机振动来说，要通过燃烧脉动来进行全方位的观察，确定最差振动热值。这样一来不仅可以提前做好燃烧调整的准备，还有助于选择有效的管理模式，比如在实际工作中可以增加动态燃烧检测系统，通过燃烧系统的运行特点进行直观的监视来判别实际的能源消耗问题，实现有效的节约和发展，促进燃气轮机的平稳性运行。
        （三）安全性能的影响
        1.燃机脉动的燃烧和振动
        天然气本身具有较高的热值，所以在实际使用时会产生较为明显的易燃性，燃机不用担心类似燃煤机组所造成的熄火问题，这主要是由于一般的天然气热值都能够保证机组在低负荷的状态下基本的燃烧。通过实际运行效果来看，如果天然气热值越高的话，那么燃机低负荷和燃烧模式在切换时的脉动是非常强烈的，导致燃机低负荷时，振动值是偏高的，虽然脉动燃烧有一些有力的影响因素，但是也会存在诸多的安全问题，比如燃烧脉动所带来的强烈震动问题，在实际工作中需要全面的关注燃烧调整的机组，在不同负荷段内的脉动情况全面的分析和振动值的高低，需要通过最终的数值来确定是否要进行改良和优化。由于脉动燃烧器内部的压力脉动会诱发装置系统的振动，因此需要全面分析系统构建的强度以及工作的可靠性，燃烧脉动所带来的燃烧工况问题会随着后续工作的不断变化越来越剧烈，也会产生内部过渡段烧毁的问题，都会影响系统的平稳性运行。其次在后续工作中也要特别注意有关噪声方面的问题，由于燃机在运行过程中会产生较大的震动，所以不可避免会产生一定的噪音影响工作人员的正常工作，也会对周边环境造成一定的破坏，因此在实际工作中需要加强对这些问题重视程度。

        图2：燃机运行
        2.燃机熄火转速过高
        燃机熄火转速过高也是在实际工作中比较常见的问题，燃气轮机在停机时从熄火转速控制到燃气控制阀运行时，主要是由于其开度不同而决定的，在此过程中需要根据逻辑关系了解燃机转速下降速度的设置值，设置相对应的阀门开度，当天然气热值过高的话，燃机熄火转速会相对来说较高，在运行过程中需要加强对实际情况的检查以及分析。产生这一情况的原因主要是由于速比阀和燃气控制阀存在内漏的问题，同样的阀门开度在流通特征方面经常会存在诸多的不同，因此在实际设计工作中需要设置以往较大的流量，防止出现较为严重的能源浪费问题。在进行天然气热值分析工作中，需要以燃机熄火转速较高的原因入手进行全方位的分析和研究，燃气轮机高转速熄火很容易对内部通道造成严重的堵塞，还会出现人机内部的损坏问题，因此需要加强对日常维护工作重视程度，防止出现较为严重的安全问题。
        结束语：
        在当前时代下，天然气热值对于燃气轮机运行影响是较为突出的，为了实现资源的高效利用，需要大力开发新型的能源，并且还要根据燃气轮机本身热效率高和污染排放量小的特点，充分利用天然气的优势，支撑实际工作的有序进行。在燃气轮机运行时，要做好数据记录以及分析工作，多方位的了解天然气热值的影响作用，从而为后续工作起到重要的优化效果。
        参考文献：
        [1]吴寅琛. 天然气热值对燃气轮机运行的影响[J]. 山东工业技术, 2016, 24(24):65-65.
        [2]张昊春, 孙丹, 金鑫,等. 中低热值燃料对燃气轮机运行特性的影响分析[J]. 节能技术, 2015, 33(002):108-112.