天然氣組分對燃機電廠的經(jīng)濟影響

劉驥

摘要：中海油引進卡特爾的天然氣后，以其作為主要氣源向電廠供氣，但電廠方面發(fā)現(xiàn)機組單位熱量發(fā)電量明顯比往年都低，平均下降了0.9%左右，這對電廠的經(jīng)濟影響巨大。文章分析了如何查找其中的原因，闡述了天然氣組分對燃機電廠的經(jīng)濟影響。

關(guān)鍵詞：天然氣組分；燃機電廠；熱值；甲烷；天然氣計量

中圖分類號：TE642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0069-02

近幾年，國家環(huán)保要求日趨嚴格，人們保護生存環(huán)境的意識也在增強，中國對天然氣這種清潔能源的需求大幅增長，以天然氣為燃料的燃機電廠在全國各地都投入運行。樟洋電廠地處東莞樟木頭鎮(zhèn)樟洋村，目前擁有兩臺PG9171E型燃氣輪機，2臺三壓余熱鍋爐和2臺雙壓純凝汽式汽輪發(fā)電機組。機組屬于調(diào)峰機組，以天然氣為燃料，天然氣向中海油購買，通過深圳大鵬LNG公司的管網(wǎng)直接輸送電廠門站。2010年中海油提供的天然氣主要來自澳大利亞，氣源穩(wěn)定。進入2010年以來，中海油開始引進卡特爾的天然氣，并以主要氣源來向電廠供氣。電廠方面發(fā)現(xiàn)機組單位熱量發(fā)電量明顯低于往年，平均下降了0.9%左右，這對電廠的經(jīng)濟影響巨大。這一現(xiàn)

象引起我們高度重視，全面著手查找其中的原因。

1 從電廠設(shè)備自身的角度查找原因

1.1 進行了天然氣系統(tǒng)嚴密性檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的天然氣泄漏點

檢查天然氣設(shè)備是否產(chǎn)生泄漏，這項工作是電廠運行部常設(shè)的工作內(nèi)容，每個月都進行兩次徹查，至今還沒有發(fā)現(xiàn)大量天然氣泄漏的情況。

1.2 機組性能試驗

（1）進行了機組性能參數(shù)比較分析，沒有發(fā)現(xiàn)機組性能明顯下降；跟2009年同期相比，取1#機組幾組工況相當參數(shù)對比如下（大氣溫度相當，兩套機組運行）：

從上表1可以看出，機組的性能沒有明顯下降。

1.3 電廠出口電表計量

電廠各機組出口電表和電網(wǎng)公司電表是經(jīng)常校準，而且相互驗證，沒有差錯。

2 深圳大鵬公司天然氣計量準確性

收集樟洋電廠所使用的天然氣的氣體組分、熱值、密度等數(shù)據(jù)，和離我廠最近的天然氣供輸站進行實時數(shù)據(jù)對比，因為都是同一母管輸送，天然氣品質(zhì)應(yīng)該一樣。將兩個測量點的數(shù)據(jù)進行了詳細的比較。總共采用了1400個熱值數(shù)據(jù)進行比較，兩者的差距很小，只有0.048%，這是在儀器的誤差范圍內(nèi)。可以認為儀器測量沒有誤差。

3 對比天然氣組成影響

排除以上影響因素，電廠開始懷疑是燃料組分和熱值的變化，是否是引起單位熱量發(fā)電量下降的原因。天然氣是混合氣體，主要組成是C1～C4氣體，其中甲烷（CH4）所占比例為85%以上，還含有其他微量氣體，幾乎不含硫。 使用的天然氣組成不同，熱值也隨之變化。2010年以前我們使用的天然氣產(chǎn)于澳大利亞，品種單一。自從中海油采購卡塔爾天然氣以來，電廠使用的氣源有兩種。兩者的氣體組成有比較的差別，下面是兩種氣源SGS品質(zhì)報告：

從表中分析，可以發(fā)現(xiàn)幾個特點：

（1）澳大利亞的天然氣甲烷含量在87.8%，含有少量丙烷和丁烷，卡塔爾的天然氣甲烷含量高達93.2%，丙烷和丁烷含量幾乎為零。所以卡特爾天然氣相對

較純。

（2）以單位質(zhì)量計算熱值，兩者相差不大，只有0.89%。以單位體積計算熱值，兩種差距達7%。

可見，不同的氣源，組分變化，熱值隨之變化。如果電廠和供氣方以標方結(jié)算方式（例如目前的居民用氣結(jié)算），無疑對電廠效益會造成巨大影響。如果以熱值結(jié)算，影響相對較小，但電廠用氣量大，日積月累所產(chǎn)生的影響也不可忽視。

4 電廠數(shù)據(jù)分析

（1）目前使用的是兩者的混合氣體，比例與大鵬進氣周期有關(guān)，下面列舉2010年前后電廠的實測熱值

數(shù)據(jù)：

表3

對比2009年和2011年的年平均熱值，可以發(fā)現(xiàn)，混合氣體種甲烷含量升高，熱值降低。這是以標方來作為計算單位熱量。

（2）甲烷含量影響分析。樟洋電廠和中海油是以熱值結(jié)算，表面上看燃料熱值的降低并不會影響機組的效率，只是發(fā)同樣的電量需要更多的天然氣量。從數(shù)據(jù)上，兩種氣體主要成分甲烷含量發(fā)生改變，而實際上天然氣的有效熱值也發(fā)生了改變。在運行中，機組能利用燃料的有效熱值是低位熱值，在線檢測的熱值是高位熱值，結(jié)算也是以高位熱值來計算熱值。而忽略了其中的水蒸氣的氣化潛熱。

我們知道天然氣的熱值分為高位熱值和低位熱值， 高位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時所放出的熱量，低位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸氣狀態(tài)時所放出的熱量。高低位熱值差值為水蒸氣的氣化潛熱。氣化潛熱是不能轉(zhuǎn)化為有效做功的熱能。甲烷在燃燒時發(fā)生以下化學反應(yīng)：

CH4+2O2=CO2+2H2O

甲烷在烴類中含氫量最高，密度最小，約0.54。在一標方天然氣中，甲烷含量越高，其他烴類氣體則越少，可燃燒的物質(zhì)越少，燃燒后產(chǎn)生的熱值自然會降低。而產(chǎn)生的水分比例增加，低位熱值則更低。發(fā)電可利用的有效熱值也越低。高位熱值可以在線實測，低位熱值在線檢測難度較大。根據(jù)經(jīng)驗，天然氣高低位熱值相差9%。所以，使用甲烷含量高卡特爾氣源，天然氣中甲烷含量增加，雖然是以熱值來結(jié)算氣價，有效熱值仍在下降，是電廠發(fā)電氣耗上升的主要原因，對經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。

5 總結(jié)

目前國內(nèi)天然氣的需求不斷增大，國家加大開發(fā)力度，也引進了不少的國外的氣源，例如西氣東輸已運送至廣東，西氣的單位體積熱值更低，電廠在使用天然氣發(fā)電時，一定要注重與供氣方的結(jié)算方式，了解每一種氣源的品質(zhì)，才能保證自身的經(jīng)濟效益。endprint

摘要：中海油引進卡特爾的天然氣后，以其作為主要氣源向電廠供氣，但電廠方面發(fā)現(xiàn)機組單位熱量發(fā)電量明顯比往年都低，平均下降了0.9%左右，這對電廠的經(jīng)濟影響巨大。文章分析了如何查找其中的原因，闡述了天然氣組分對燃機電廠的經(jīng)濟影響。

關(guān)鍵詞：天然氣組分；燃機電廠；熱值；甲烷；天然氣計量

中圖分類號：TE642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0069-02

近幾年，國家環(huán)保要求日趨嚴格，人們保護生存環(huán)境的意識也在增強，中國對天然氣這種清潔能源的需求大幅增長，以天然氣為燃料的燃機電廠在全國各地都投入運行。樟洋電廠地處東莞樟木頭鎮(zhèn)樟洋村，目前擁有兩臺PG9171E型燃氣輪機，2臺三壓余熱鍋爐和2臺雙壓純凝汽式汽輪發(fā)電機組。機組屬于調(diào)峰機組，以天然氣為燃料，天然氣向中海油購買，通過深圳大鵬LNG公司的管網(wǎng)直接輸送電廠門站。2010年中海油提供的天然氣主要來自澳大利亞，氣源穩(wěn)定。進入2010年以來，中海油開始引進卡特爾的天然氣，并以主要氣源來向電廠供氣。電廠方面發(fā)現(xiàn)機組單位熱量發(fā)電量明顯低于往年，平均下降了0.9%左右，這對電廠的經(jīng)濟影響巨大。這一現(xiàn)

象引起我們高度重視，全面著手查找其中的原因。

1 從電廠設(shè)備自身的角度查找原因

1.1 進行了天然氣系統(tǒng)嚴密性檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的天然氣泄漏點

檢查天然氣設(shè)備是否產(chǎn)生泄漏，這項工作是電廠運行部常設(shè)的工作內(nèi)容，每個月都進行兩次徹查，至今還沒有發(fā)現(xiàn)大量天然氣泄漏的情況。

1.2 機組性能試驗

（1）進行了機組性能參數(shù)比較分析，沒有發(fā)現(xiàn)機組性能明顯下降；跟2009年同期相比，取1#機組幾組工況相當參數(shù)對比如下（大氣溫度相當，兩套機組運行）：

從上表1可以看出，機組的性能沒有明顯下降。

1.3 電廠出口電表計量

電廠各機組出口電表和電網(wǎng)公司電表是經(jīng)常校準，而且相互驗證，沒有差錯。

2 深圳大鵬公司天然氣計量準確性

收集樟洋電廠所使用的天然氣的氣體組分、熱值、密度等數(shù)據(jù)，和離我廠最近的天然氣供輸站進行實時數(shù)據(jù)對比，因為都是同一母管輸送，天然氣品質(zhì)應(yīng)該一樣。將兩個測量點的數(shù)據(jù)進行了詳細的比較。總共采用了1400個熱值數(shù)據(jù)進行比較，兩者的差距很小，只有0.048%，這是在儀器的誤差范圍內(nèi)。可以認為儀器測量沒有誤差。

3 對比天然氣組成影響

排除以上影響因素，電廠開始懷疑是燃料組分和熱值的變化，是否是引起單位熱量發(fā)電量下降的原因。天然氣是混合氣體，主要組成是C1～C4氣體，其中甲烷（CH4）所占比例為85%以上，還含有其他微量氣體，幾乎不含硫。 使用的天然氣組成不同，熱值也隨之變化。2010年以前我們使用的天然氣產(chǎn)于澳大利亞，品種單一。自從中海油采購卡塔爾天然氣以來，電廠使用的氣源有兩種。兩者的氣體組成有比較的差別，下面是兩種氣源SGS品質(zhì)報告：

從表中分析，可以發(fā)現(xiàn)幾個特點：

（1）澳大利亞的天然氣甲烷含量在87.8%，含有少量丙烷和丁烷，卡塔爾的天然氣甲烷含量高達93.2%，丙烷和丁烷含量幾乎為零。所以卡特爾天然氣相對

較純。

（2）以單位質(zhì)量計算熱值，兩者相差不大，只有0.89%。以單位體積計算熱值，兩種差距達7%。

可見，不同的氣源，組分變化，熱值隨之變化。如果電廠和供氣方以標方結(jié)算方式（例如目前的居民用氣結(jié)算），無疑對電廠效益會造成巨大影響。如果以熱值結(jié)算，影響相對較小，但電廠用氣量大，日積月累所產(chǎn)生的影響也不可忽視。

4 電廠數(shù)據(jù)分析

（1）目前使用的是兩者的混合氣體，比例與大鵬進氣周期有關(guān)，下面列舉2010年前后電廠的實測熱值

數(shù)據(jù)：

表3

對比2009年和2011年的年平均熱值，可以發(fā)現(xiàn)，混合氣體種甲烷含量升高，熱值降低。這是以標方來作為計算單位熱量。

（2）甲烷含量影響分析。樟洋電廠和中海油是以熱值結(jié)算，表面上看燃料熱值的降低并不會影響機組的效率，只是發(fā)同樣的電量需要更多的天然氣量。從數(shù)據(jù)上，兩種氣體主要成分甲烷含量發(fā)生改變，而實際上天然氣的有效熱值也發(fā)生了改變。在運行中，機組能利用燃料的有效熱值是低位熱值，在線檢測的熱值是高位熱值，結(jié)算也是以高位熱值來計算熱值。而忽略了其中的水蒸氣的氣化潛熱。

我們知道天然氣的熱值分為高位熱值和低位熱值， 高位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時所放出的熱量，低位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸氣狀態(tài)時所放出的熱量。高低位熱值差值為水蒸氣的氣化潛熱。氣化潛熱是不能轉(zhuǎn)化為有效做功的熱能。甲烷在燃燒時發(fā)生以下化學反應(yīng)：

CH4+2O2=CO2+2H2O

甲烷在烴類中含氫量最高，密度最小，約0.54。在一標方天然氣中，甲烷含量越高，其他烴類氣體則越少，可燃燒的物質(zhì)越少，燃燒后產(chǎn)生的熱值自然會降低。而產(chǎn)生的水分比例增加，低位熱值則更低。發(fā)電可利用的有效熱值也越低。高位熱值可以在線實測，低位熱值在線檢測難度較大。根據(jù)經(jīng)驗，天然氣高低位熱值相差9%。所以，使用甲烷含量高卡特爾氣源，天然氣中甲烷含量增加，雖然是以熱值來結(jié)算氣價，有效熱值仍在下降，是電廠發(fā)電氣耗上升的主要原因，對經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。

5 總結(jié)

目前國內(nèi)天然氣的需求不斷增大，國家加大開發(fā)力度，也引進了不少的國外的氣源，例如西氣東輸已運送至廣東，西氣的單位體積熱值更低，電廠在使用天然氣發(fā)電時，一定要注重與供氣方的結(jié)算方式，了解每一種氣源的品質(zhì)，才能保證自身的經(jīng)濟效益。endprint

摘要：中海油引進卡特爾的天然氣后，以其作為主要氣源向電廠供氣，但電廠方面發(fā)現(xiàn)機組單位熱量發(fā)電量明顯比往年都低，平均下降了0.9%左右，這對電廠的經(jīng)濟影響巨大。文章分析了如何查找其中的原因，闡述了天然氣組分對燃機電廠的經(jīng)濟影響。

關(guān)鍵詞：天然氣組分；燃機電廠；熱值；甲烷；天然氣計量

中圖分類號：TE642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0069-02

近幾年，國家環(huán)保要求日趨嚴格，人們保護生存環(huán)境的意識也在增強，中國對天然氣這種清潔能源的需求大幅增長，以天然氣為燃料的燃機電廠在全國各地都投入運行。樟洋電廠地處東莞樟木頭鎮(zhèn)樟洋村，目前擁有兩臺PG9171E型燃氣輪機，2臺三壓余熱鍋爐和2臺雙壓純凝汽式汽輪發(fā)電機組。機組屬于調(diào)峰機組，以天然氣為燃料，天然氣向中海油購買，通過深圳大鵬LNG公司的管網(wǎng)直接輸送電廠門站。2010年中海油提供的天然氣主要來自澳大利亞，氣源穩(wěn)定。進入2010年以來，中海油開始引進卡特爾的天然氣，并以主要氣源來向電廠供氣。電廠方面發(fā)現(xiàn)機組單位熱量發(fā)電量明顯低于往年，平均下降了0.9%左右，這對電廠的經(jīng)濟影響巨大。這一現(xiàn)

象引起我們高度重視，全面著手查找其中的原因。

1 從電廠設(shè)備自身的角度查找原因

1.1 進行了天然氣系統(tǒng)嚴密性檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的天然氣泄漏點

檢查天然氣設(shè)備是否產(chǎn)生泄漏，這項工作是電廠運行部常設(shè)的工作內(nèi)容，每個月都進行兩次徹查，至今還沒有發(fā)現(xiàn)大量天然氣泄漏的情況。

1.2 機組性能試驗

（1）進行了機組性能參數(shù)比較分析，沒有發(fā)現(xiàn)機組性能明顯下降；跟2009年同期相比，取1#機組幾組工況相當參數(shù)對比如下（大氣溫度相當，兩套機組運行）：

從上表1可以看出，機組的性能沒有明顯下降。

1.3 電廠出口電表計量

電廠各機組出口電表和電網(wǎng)公司電表是經(jīng)常校準，而且相互驗證，沒有差錯。

2 深圳大鵬公司天然氣計量準確性

收集樟洋電廠所使用的天然氣的氣體組分、熱值、密度等數(shù)據(jù)，和離我廠最近的天然氣供輸站進行實時數(shù)據(jù)對比，因為都是同一母管輸送，天然氣品質(zhì)應(yīng)該一樣。將兩個測量點的數(shù)據(jù)進行了詳細的比較。總共采用了1400個熱值數(shù)據(jù)進行比較，兩者的差距很小，只有0.048%，這是在儀器的誤差范圍內(nèi)。可以認為儀器測量沒有誤差。

3 對比天然氣組成影響

排除以上影響因素，電廠開始懷疑是燃料組分和熱值的變化，是否是引起單位熱量發(fā)電量下降的原因。天然氣是混合氣體，主要組成是C1～C4氣體，其中甲烷（CH4）所占比例為85%以上，還含有其他微量氣體，幾乎不含硫。 使用的天然氣組成不同，熱值也隨之變化。2010年以前我們使用的天然氣產(chǎn)于澳大利亞，品種單一。自從中海油采購卡塔爾天然氣以來，電廠使用的氣源有兩種。兩者的氣體組成有比較的差別，下面是兩種氣源SGS品質(zhì)報告：

從表中分析，可以發(fā)現(xiàn)幾個特點：

（1）澳大利亞的天然氣甲烷含量在87.8%，含有少量丙烷和丁烷，卡塔爾的天然氣甲烷含量高達93.2%，丙烷和丁烷含量幾乎為零。所以卡特爾天然氣相對

較純。

（2）以單位質(zhì)量計算熱值，兩者相差不大，只有0.89%。以單位體積計算熱值，兩種差距達7%。

可見，不同的氣源，組分變化，熱值隨之變化。如果電廠和供氣方以標方結(jié)算方式（例如目前的居民用氣結(jié)算），無疑對電廠效益會造成巨大影響。如果以熱值結(jié)算，影響相對較小，但電廠用氣量大，日積月累所產(chǎn)生的影響也不可忽視。

4 電廠數(shù)據(jù)分析

（1）目前使用的是兩者的混合氣體，比例與大鵬進氣周期有關(guān)，下面列舉2010年前后電廠的實測熱值

數(shù)據(jù)：

表3

對比2009年和2011年的年平均熱值，可以發(fā)現(xiàn)，混合氣體種甲烷含量升高，熱值降低。這是以標方來作為計算單位熱量。

（2）甲烷含量影響分析。樟洋電廠和中海油是以熱值結(jié)算，表面上看燃料熱值的降低并不會影響機組的效率，只是發(fā)同樣的電量需要更多的天然氣量。從數(shù)據(jù)上，兩種氣體主要成分甲烷含量發(fā)生改變，而實際上天然氣的有效熱值也發(fā)生了改變。在運行中，機組能利用燃料的有效熱值是低位熱值，在線檢測的熱值是高位熱值，結(jié)算也是以高位熱值來計算熱值。而忽略了其中的水蒸氣的氣化潛熱。

我們知道天然氣的熱值分為高位熱值和低位熱值， 高位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時所放出的熱量，低位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸氣狀態(tài)時所放出的熱量。高低位熱值差值為水蒸氣的氣化潛熱。氣化潛熱是不能轉(zhuǎn)化為有效做功的熱能。甲烷在燃燒時發(fā)生以下化學反應(yīng)：

CH4+2O2=CO2+2H2O

甲烷在烴類中含氫量最高，密度最小，約0.54。在一標方天然氣中，甲烷含量越高，其他烴類氣體則越少，可燃燒的物質(zhì)越少，燃燒后產(chǎn)生的熱值自然會降低。而產(chǎn)生的水分比例增加，低位熱值則更低。發(fā)電可利用的有效熱值也越低。高位熱值可以在線實測，低位熱值在線檢測難度較大。根據(jù)經(jīng)驗，天然氣高低位熱值相差9%。所以，使用甲烷含量高卡特爾氣源，天然氣中甲烷含量增加，雖然是以熱值來結(jié)算氣價，有效熱值仍在下降，是電廠發(fā)電氣耗上升的主要原因，對經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。

5 總結(jié)

目前國內(nèi)天然氣的需求不斷增大，國家加大開發(fā)力度，也引進了不少的國外的氣源，例如西氣東輸已運送至廣東，西氣的單位體積熱值更低，電廠在使用天然氣發(fā)電時，一定要注重與供氣方的結(jié)算方式，了解每一種氣源的品質(zhì)，才能保證自身的經(jīng)濟效益。endprint