燃驅(qū)壓縮機組GE普通型與GE-DLE型能效對比分析

王華青 姜進田 潘濤 周翔（中亞管道有限公司）

中亞天然氣管道自2014年以來每年度開展壓縮機組節(jié)能監(jiān)測，依據(jù)SY/T 6637—2012《輸氣管道系統(tǒng)能效測試和計算方法》[1]、SY/T 6837—2011《油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能測試規(guī)范》[2]，對全線不同機型的壓縮機組效率進行測試、定量分析和評價。

通過持續(xù)節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供機組實際效率點以及性能曲線，以便修正仿真模型，提升仿真模型精度，進一步提升運行優(yōu)化水平。通過持續(xù)監(jiān)測機組性能，為機組大中修工作提供數(shù)據(jù)支撐，為運行工作提供技術支持。研究壓縮機流量虛擬測量，實現(xiàn)主要能耗指標在線分析及主要能耗設備在線監(jiān)測，定期開展能耗設備效率監(jiān)測與分析，進而為優(yōu)化運行，提升能源管控水平提供技術保證。主要針對燃驅(qū)機組GE普通型與GE-DLE型進行差異性分析[3]。

1 效率計算標準對比

SY/T 6637—2012《輸氣管道系統(tǒng)能效測試和計算方法》中壓縮機效率計算的熵值采用查圖法，誤差較大。中亞天然氣管道2017年測試的15臺壓縮機組效率計算采用ISO 5389—2005[4]標準。經(jīng)與俄 羅 斯 壓 縮 機 效 率 計 算 標 準 （С Т О Г а з п р о м 2-3.5-113—2007） 比對可知，俄羅斯標準采用經(jīng)驗公式計算，ISO標準采用狀態(tài)方程，通過有限數(shù)據(jù)比對，計算結(jié)果差別不大。但ISO標準更先進，可編制軟件自動計算效率。

2 GE-DLE型壓縮機組效率測試結(jié)果對比與分析

2.1 機組測試情況

哈薩克斯坦對于大型耗能設備的排放有嚴格的要求。中亞天然氣管道在哈國境內(nèi)各站場的燃氣輪機均采用DLE機型，該種機型據(jù)熱力型NOx的生成原理，通過將燃燒室主燃區(qū)溫度約束在一定范圍內(nèi)以減少NOx的排放。相較于GE普通型，DLE型機組在燃燒器結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)運行以及維護保養(yǎng)等方面都更為復雜。根據(jù)節(jié)能測試結(jié)果，對DLE型機組效率分析如下：

DLE型燃氣輪機存在不同的燃燒模式。以某站為例，在進行壓縮機組測試時，隨著轉(zhuǎn)速的升高，燃氣輪機從AB燃燒模式逐步進入ABC模式。在這一過程中機組的效率變化情況如圖1所示。

圖1 某站1#、2#機組燃氣輪機效率隨轉(zhuǎn)速的變化

由圖1可知，1#、2#機組隨著轉(zhuǎn)速的升高燃氣輪機效率呈現(xiàn)先增長后平緩（1#機組甚至燃機效率降低）再增長的情況，且拐點均出現(xiàn)燃燒器燃燒模式從AB轉(zhuǎn)換到ABC；因此，每個模式的低轉(zhuǎn)速區(qū)域為燃機的低效區(qū)，由于在每個燃燒模式中，壓縮機轉(zhuǎn)速與CDP（CDP開度不能手動調(diào)節(jié)）閥門開度成反比。正常生產(chǎn)運行時機組盡量工作在CDP閥開度較小的工況下。

另外，對比1#、2#機組的運行情況，2#機組效率明顯優(yōu)于1#機組，1#機組轉(zhuǎn)速向上提升空間要明顯小于2#機組。造成該情況的原因分析，1#、2#機組在夏季高溫進行效率測試，1#機組在6月中旬進行夏季DLE mapping（標定），當時環(huán)境溫度較夏季高溫偏低，故導致1#機組mapping數(shù)據(jù)不適應夏季高溫，燃氣輪機效率偏低。由此可知，DLE mapping的調(diào)試時機能影響DLE型機組的效率，要選擇合適的時機進行mapping的調(diào)試。

2.2 機組效率

對壓縮機組GE普通型和DLE型的測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析。按工藝氣流量與轉(zhuǎn)速對比GE普通型與DLE型效率，整體來看，DLE型運行效率比GE普通型低4.7%。按流量對比效率測試結(jié)果見圖2，按轉(zhuǎn)速對比效率測試結(jié)果見圖3。

圖2 GE普通型與GE-DLE型效率對比（按流量）

圖3 GE普通型與GE-DLE型效率對比（按轉(zhuǎn)速）

3 壓縮機組排煙氣測試結(jié)果對比與分析

壓縮機組GE-DLE型每年做兩次DLE mapping。表1中的DLE型數(shù)據(jù)是選擇做完DLE mapping的壓縮機組。由數(shù)據(jù)對比可知，DLE型NOX排放的體積分數(shù)控制在25×10-6之內(nèi)，滿足低碳環(huán)保的要求，普通型NOx排放的體積分數(shù)遠遠高于DLE型[5-6]。

表1 某站GE-DLE型壓縮機組煙氣測試結(jié)果匯總

4 結(jié)論

通過中亞天然氣管道壓縮機組測試與分析，發(fā)現(xiàn)GE-DLE型壓縮機組效率比GE普通型低，煙氣氮氧化物排放量低。而GE-DLE型壓縮機組價格昂貴，每年需要廠家做兩次DLE mapping，運行維護成本高。GE-DLE型壓縮機組如何選擇機型，需要從節(jié)能角度、投資和維修成本等多方面考慮。為了更加客觀地比對GE-DLE型與GE普通型的適用性，需要建立節(jié)能監(jiān)測長期機制，獲得足夠多的數(shù)據(jù)，以便跟蹤機組效率、低排放性能及維護費用的變化趨勢。

[1]李建良，周書仲，劉冰，等.輸氣管道系統(tǒng)能效測試和計算方法：SY/T 6637—2012[S].北京：石油工業(yè)出版社，2012：13-16.

[2]劉國豪，趙國星.油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能測試規(guī)范：SY/T 6837—2011[S].北京：石油工業(yè)出版社，2011：2-3.

[3]劉國豪，張鑫，許鐵，等.國內(nèi)外管道輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].石油石化節(jié)能，2013，3（3）：21-23.

[4]ISO/TC 118/SC1.Turbocompressors performance test code second edition ：ISO 5389—2005 [S].Published in Switzerland，2005：30-33.

[5]盛亦兒，蘇鎧，方曉燕，等.燃氣輪機煙氣排放第1部分測量與評估：GB/T 18345.1—2001[S].北京：中國標準出版社，2011：5-21.

[6]計維斌，宋戰(zhàn)全，鄒強，等.往復式內(nèi)燃機排放測量第2部分氣體和顆粒排放物的現(xiàn)場測量：GB/T 8190.2—2011[S].北京：中國標準出版社，2011：6-10.