某燃機(jī)燃燒器DLN 2.6+改造前后的運(yùn)行工況分析

楊 峰

(北京太陽宮燃?xì)鉄犭娪邢薰?北京 100028)

燃?xì)廨啓C(jī)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(jiǎn)稱“DLN”)燃燒室的研究成果及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),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(jī)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(shí)間兩臺(tái)燃機(jī)同步升負(fù)荷時(shí)燃機(jī)負(fù)荷點(diǎn)相同時(shí)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(jī)用氣量的變化。

表1截取了燃機(jī)負(fù)荷由160～250 MW重要節(jié)點(diǎn)負(fù)荷下的兩臺(tái)燃機(jī)用氣量數(shù)據(jù),通過對(duì)比可以看出,#1燃機(jī)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(jī),平均為0.08 kg/s,每小時(shí)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(shí)效果更明顯。從減少天然氣用量上來看,#1燃機(jī)經(jīng)過燃燒器改造后經(jīng)濟(jì)性有所提高[2]。

表1 同工況狀態(tài)下燃機(jī)用氣量對(duì)比

2 改造后排煙溫度的變化

燃機(jī)的排煙溫度對(duì)于機(jī)組調(diào)整及經(jīng)濟(jì)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(huì)相對(duì)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(jī)發(fā)同樣電量的能耗較少,可以有更多的能量進(jìn)入余熱鍋爐,提高蒸汽參數(shù),此時(shí)若鍋爐效率相同,則排煙溫度較高的燃機(jī)對(duì)應(yīng)的鍋爐經(jīng)濟(jì)性較高。對(duì)比兩臺(tái)燃機(jī)排煙溫度數(shù)據(jù)如表2:

表2 同工況狀態(tài)下燃機(jī)排煙溫度、IGV、IBH對(duì)比

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

圖1 同工況狀態(tài)下燃機(jī)排煙溫度對(duì)比

可以明顯看出,#1燃機(jī)改造后由于燃料配比方式不同,排煙溫度變化趨勢(shì)更為穩(wěn)定,主要體現(xiàn)在以下幾方面:在190～210 MW,#2燃機(jī)排煙溫度有一個(gè)明顯的加速下降趨勢(shì),而#1燃機(jī)幾乎沒有[3]。在245 MW以上,#2燃機(jī)排煙溫度隨著負(fù)荷上漲出現(xiàn)回升,而#1燃機(jī)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(jiǎn)單。

#1燃機(jī)對(duì)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(jìn)入邏輯,增加了IBH預(yù)設(shè)模塊,IBH的指令變化增加了個(gè)判斷模塊。這些改變將變量控制在了燃機(jī)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(jī)在245 MW時(shí)IGV就已經(jīng)全開,隨后進(jìn)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(jī)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中分析多次滿負(fù)荷數(shù)據(jù)才能進(jìn)一步得出結(jié)論[5]。

圖2 同工況狀態(tài)下燃機(jī)IGV、IBH開度對(duì)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(yàn)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(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

從表3可以明顯看出,#1燃機(jī)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(jī)的常規(guī)排放量。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),#1燃機(jī)NOx排放量?jī)H為#2燃機(jī)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(jī)隨著負(fù)荷上升,NOx排放會(huì)有明顯上漲,而#1燃機(jī)則基本維持在一個(gè)相對(duì)較小的范圍內(nèi)。圖3可以清晰地反映兩臺(tái)燃機(jī)NOx排放量隨負(fù)荷變化呈現(xiàn)的不同趨勢(shì)。

圖3 同工況下NOx排放趨勢(shì)對(duì)比

表3 同工況下NOx排放對(duì)比

經(jīng)過改造后,#1燃機(jī)在180～230 MW的NOx排放量是微降趨勢(shì),之后出現(xiàn)微漲,全程維持在10～20 mg/Nm3。#2燃機(jī)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(jī)改造后具有非常明顯的改善,優(yōu)化了對(duì)排煙溫度的控制,降低了運(yùn)行中的調(diào)整難度,燃機(jī)用氣量有所減少,在低負(fù)荷時(shí)尤其明顯,160 MW時(shí)每小時(shí)可節(jié)約676 kg天然氣,實(shí)現(xiàn)了改造目的[7]。