解析整体煤气化联合循环发电中的燃气轮机问题
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喷 嘴 里 燃 烧 ， 致 损 坏 。 颗 粒 能 在 燃 料 喷 嘴 上 积 导 垢 或 引 起 燃 气 轮 机 热 通 道 的 侵 蚀 。积 垢 在 热 通 道
部 件上 的碱 材料 引起 腐蚀 。
在 燃 料 气 温 度 低 于 ５ ８ ， 材 料 基 本 凝 结 ３℃ 碱 在 粗 合 成 气 里 的 微 粒 物 上 ， 的 除 去 效 率 近 似 于 碱
给燃 气轮 机 。
ｌ ＂ ｉ 曩
ｌ ｌ 第１ ４级 １ ４ ｌ ｌ 第 １ 级 ６ １ ６
压气 机 放 气 级 次 燃 烧 室 火 焰 筒 数
Ｇ 公 司 期 望 推 出 ６ ９ 燃 料 进 口 温 度 的 燃 Ｅ ４℃ 料 系统 。最 大 燃 料 进 口温 度 试 验 已做 到 ５ ８ ， ３℃
通 常 限 制 燃 机 质 量 流 量 的 因 素 是 透 平 入 口喷
运行策 略所 要 讨 论 的 主要 问题 是 燃 料 流 量 、
压 气机 性 能和压气 机 空气抽 气 之 间的相互 作用 。 所 设 计 的 燃 气 轮 机 针 对 规 定 的运 行 条 件 达 到
一
嘴 的 面积 。当流 动 发 生 壅塞 时 ， 量 流 量 达其 最 质
ｍ 。
，
２１ 年第 ２ ００ 期
燃烧 天 然气 和燃烧 煤基合 成气 之 间 的最 大 区
别 在燃料 的热值 。天然 气 的热值 约 ３ ７ ． Ｊ ７２ ４ ７ｋ ／
中 热 值 煤 气 （ Ｇ） 热 值 约 ｌ ８ ． ～ １ ＭＢ 的 ｌ１０ ８ ８ ６ ６ｋ ／ ， 低 热 值 煤 气 （ Ｂ 的 热 值 约 ３７ ７ ３ Ｊ ｍ。 而 Ｌ Ｇ） ２．
净 出力／ ＭＷ 热 耗 率／ Ｊ・（Ｗ ・ ） ｋ ｋ ｈ ｌ Ｉ １０ ５ １ ２ ０４ ３ ｌ ｌ １５ ４ １ ４ ０５ ８
除尘效 率 。对很 高 的 除尘 效 率 ， 蚀 不 认 为 是 个 侵 问题 ， 蚀不 会 比烧蒸 馏 油更 差 ； 粒 结垢 在合 理 腐 颗
ｌ多 个 燃 料 喷 Ｊ
早期 的高 温气体 净 化研 究 的高温 气体 冷却 器 就将
气体冷 却 到 ５ ８ 。今 后 有关 高 温 气 体 净化 处 理 ３℃ 仍 在 进 行 之 中 ， 有 重 大 突 破 ， 燃 气 轮 机 及 其 若 对 Ｉ Ｃ发 电 的效率 和减 排将 有 深刻 的影 响 。 ＧＣ Ｉ Ｃ发 电 中的燃 气 轮 机是 现有 天 然 气 燃 气 ＧＣ 轮机 的改进 和发 展 ， 不可 能重 新设 计 ， 面对 煤基 合 成 气燃 料 的燃烧 特 性 ， 现有 燃 机 技 术 和环保 要 求
一
１ ２９ —
上 海 电力
其 热值 低 于天然 气 ， 料 的质 量 流 量 明显 大 于 燃 燃 气 轮机 的设 计基 础 。一般 透平 入 口喷嘴 的质量 流
量为 壅塞所 限制 。因而 对 给 定 压 比 和燃 烧 温 度 ， 燃 料 质 量 流 量 的 增 加 必 须 由 压 气 机 空 气 质 量 流 量
另 一 个 设 计 问 题 是 燃 气 轮 机 的 燃 料 进 口 温
压气机级数
进 口导 叶 可 变 静 叶
一 … 次
ｌ
ｌ ｌ
１ ８
有 无
ｌ
ｌ Ｊ
１ ６
有 无
度 。有人 （ ｌｏ ） 究 ， 设来 自先 进 的高 温气 体 Ｆ ｕ ｒ研 假 净化 工艺 的高温 已脱硫 的合 成 气 以 ６ ９ 直接 供 ４℃
的 维 修 计 划 之 内 。先 进 的 高 温 燃 气 轮 机 的 空 气 气
／ 进 空 流 ｌ ． Ｉ ． 压 机 口 气 量 Ｉ １ ｏ Ｉ １ ９６ 气 ５２ ４２ ０ ８ ｔ￣ｈ－１
排气温度／ ℃ ｛ ５３ ８ ｌ ５２ ７
膜 冷却设 计受 到燃 烧 产物 的灰 含量 的影 响 。
大 值 ， 想 气 体 的最 大 质 量 流 量 由 式 （ ） 出 ： 理 １给
组 目标 。 当其 中 的一 个 改 变 时 ， 透平 就 被 认 为
式中
ｍ＝Ａ／ √ （ ） （ ｍ ＰＮ 专 ￣ ￣ ｘ － 南 ）
ｍ… —— 最 大 质 量 流 量
Ｐ— — 总 压 力 ；
是“ 非设 计 ” 方式 。燃 气轮 机对 运行 条件 变化 的响 应 需要 详细 地 了解每 套机 器 的性能 。此 类信 息 皆 属 专 有技术 资料 。燃 气轮 机 的设计及 其 性能 的预 测 要研 究大 量 的完全 根据 经验 的信 息 。在许多 情 形， 非设 计 信息必 须从 各种 状况 下 的实验 得到 ， 这 很 费钱 。至 少需 要一 些实 验来 检校 理论模 型 的精 度 。由于需 要 支持燃 气轮 机设 计并 校验 运行 的试 验花 费 ， 气轮 机一 旦造好 ， 关燃 机设 计 的详 细 燃 有 的技术 资料 如压 气机 工作 图就 不公 开 了 。更进 一 步 ， 机制 造商 通 常采 用 现 有 的成 功 的设 计 建 立 燃 新 的模 型或 者使 系 统 模 块 化 （ 比如 燃 烧 室 的火 焰 筒 ） 这样一 个部 件 的变化 仅需 简单 的替 换而其 它 ，
其 相 关 的 设 计 运 行 问题 以及 解 决 方 略 。
关 键 词 ：ＧＣＣ； 气 轮 机 ； Ｉ 燃 ＮＯ 排 放 中图分类号 ： ＴＫ４ ２ ５ ７ ． 文献标识码 ： Ｂ
１ 引 言
有许 多 设 计 因 素 影 响 整 体 煤 气 联 合 循 环 （Ｇ Ｃ 发 电工 艺环 境 中的燃 气 轮机 成 本 。例 如 ： ＩＣ ） 和高 热值 天然 气相 反 的 中热 值煤 基合 成气 的燃 烧 需要修 改 燃气 轮机 的燃 料喷 嘴 和气体 歧 管 。合 成 气里存 在 的污 物影 响燃 气轮 机 的维护 和 长期运 行 性能 。液 滴可 能引起 不 均匀 的燃 烧或 在透 平一 级
２１ 年第 ２ ００ 期
上 海 电力
解 析 整 体 煤 气 化 联 合 循 环 发 电中 的 燃 气 轮 机 问题
王 震 华
（ 莞 天 明 电力 有 限 公 司 ， 东 广东 东 莞 ５ ３ ６ ） ２ ０ １
摘
要 ： 基 合成 气 燃 料 Ｉ Ｃ发 电 的燃 气 轮 机 的 运 行 环 境 与 燃 用 天 然 气 的 燃 气 轮 机 有 很 多 不 同 ， 绍 了与 煤 ＧＣ 介
的减少 来补 偿 。这导 致 了燃 气 轮机 的非设 计运 行 状 态 ， 性 能包括 效率 、 其 排气 温 度和其 它参 数都 偏
离 了设 计 性 能 。
６ｋ ／ 。结果 需 要 提供 给定 量 化 学 能 的燃 料 质 Ｊ ｍ。
量 流量对 Ｌ Ｇ 明显 大 于天然气 。 Ｂ
部 件上 的碱 材料 引起 腐蚀 。
在 燃 料 气 温 度 低 于 ５ ８ ， 材 料 基 本 凝 结 ３℃ 碱 在 粗 合 成 气 里 的 微 粒 物 上 ， 的 除 去 效 率 近 似 于 碱
给燃 气轮 机 。
ｌ ＂ ｉ 曩
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压气 机 放 气 级 次 燃 烧 室 火 焰 筒 数
Ｇ 公 司 期 望 推 出 ６ ９ 燃 料 进 口 温 度 的 燃 Ｅ ４℃ 料 系统 。最 大 燃 料 进 口温 度 试 验 已做 到 ５ ８ ， ３℃
通 常 限 制 燃 机 质 量 流 量 的 因 素 是 透 平 入 口喷
运行策 略所 要 讨 论 的 主要 问题 是 燃 料 流 量 、
压 气机 性 能和压气 机 空气抽 气 之 间的相互 作用 。 所 设 计 的 燃 气 轮 机 针 对 规 定 的运 行 条 件 达 到
一
嘴 的 面积 。当流 动 发 生 壅塞 时 ， 量 流 量 达其 最 质
ｍ 。
，
２１ 年第 ２ ００ 期
燃烧 天 然气 和燃烧 煤基合 成气 之 间 的最 大 区
别 在燃料 的热值 。天然 气 的热值 约 ３ ７ ． Ｊ ７２ ４ ７ｋ ／
中 热 值 煤 气 （ Ｇ） 热 值 约 ｌ ８ ． ～ １ ＭＢ 的 ｌ１０ ８ ８ ６ ６ｋ ／ ， 低 热 值 煤 气 （ Ｂ 的 热 值 约 ３７ ７ ３ Ｊ ｍ。 而 Ｌ Ｇ） ２．
净 出力／ ＭＷ 热 耗 率／ Ｊ・（Ｗ ・ ） ｋ ｋ ｈ ｌ Ｉ １０ ５ １ ２ ０４ ３ ｌ ｌ １５ ４ １ ４ ０５ ８
除尘效 率 。对很 高 的 除尘 效 率 ， 蚀 不 认 为 是 个 侵 问题 ， 蚀不 会 比烧蒸 馏 油更 差 ； 粒 结垢 在合 理 腐 颗
ｌ多 个 燃 料 喷 Ｊ
早期 的高 温气体 净 化研 究 的高温 气体 冷却 器 就将
气体冷 却 到 ５ ８ 。今 后 有关 高 温 气 体 净化 处 理 ３℃ 仍 在 进 行 之 中 ， 有 重 大 突 破 ， 燃 气 轮 机 及 其 若 对 Ｉ Ｃ发 电 的效率 和减 排将 有 深刻 的影 响 。 ＧＣ Ｉ Ｃ发 电 中的燃 气 轮 机是 现有 天 然 气 燃 气 ＧＣ 轮机 的改进 和发 展 ， 不可 能重 新设 计 ， 面对 煤基 合 成 气燃 料 的燃烧 特 性 ， 现有 燃 机 技 术 和环保 要 求
一
１ ２９ —
上 海 电力
其 热值 低 于天然 气 ， 料 的质 量 流 量 明显 大 于 燃 燃 气 轮机 的设 计基 础 。一般 透平 入 口喷嘴 的质量 流
量为 壅塞所 限制 。因而 对 给 定 压 比 和燃 烧 温 度 ， 燃 料 质 量 流 量 的 增 加 必 须 由 压 气 机 空 气 质 量 流 量
另 一 个 设 计 问 题 是 燃 气 轮 机 的 燃 料 进 口 温
压气机级数
进 口导 叶 可 变 静 叶
一 … 次
ｌ
ｌ ｌ
１ ８
有 无
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１ ６
有 无
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的 维 修 计 划 之 内 。先 进 的 高 温 燃 气 轮 机 的 空 气 气
／ 进 空 流 ｌ ． Ｉ ． 压 机 口 气 量 Ｉ １ ｏ Ｉ １ ９６ 气 ５２ ４２ ０ ８ ｔ￣ｈ－１
排气温度／ ℃ ｛ ５３ ８ ｌ ５２ ７
膜 冷却设 计受 到燃 烧 产物 的灰 含量 的影 响 。
大 值 ， 想 气 体 的最 大 质 量 流 量 由 式 （ ） 出 ： 理 １给
组 目标 。 当其 中 的一 个 改 变 时 ， 透平 就 被 认 为
式中
ｍ＝Ａ／ √ （ ） （ ｍ ＰＮ 专 ￣ ￣ ｘ － 南 ）
ｍ… —— 最 大 质 量 流 量
Ｐ— — 总 压 力 ；
是“ 非设 计 ” 方式 。燃 气轮 机对 运行 条件 变化 的响 应 需要 详细 地 了解每 套机 器 的性能 。此 类信 息 皆 属 专 有技术 资料 。燃 气轮 机 的设计及 其 性能 的预 测 要研 究大 量 的完全 根据 经验 的信 息 。在许多 情 形， 非设 计 信息必 须从 各种 状况 下 的实验 得到 ， 这 很 费钱 。至 少需 要一 些实 验来 检校 理论模 型 的精 度 。由于需 要 支持燃 气轮 机设 计并 校验 运行 的试 验花 费 ， 气轮 机一 旦造好 ， 关燃 机设 计 的详 细 燃 有 的技术 资料 如压 气机 工作 图就 不公 开 了 。更进 一 步 ， 机制 造商 通 常采 用 现 有 的成 功 的设 计 建 立 燃 新 的模 型或 者使 系 统 模 块 化 （ 比如 燃 烧 室 的火 焰 筒 ） 这样一 个部 件 的变化 仅需 简单 的替 换而其 它 ，
其 相 关 的 设 计 运 行 问题 以及 解 决 方 略 。
关 键 词 ：ＧＣＣ； 气 轮 机 ； Ｉ 燃 ＮＯ 排 放 中图分类号 ： ＴＫ４ ２ ５ ７ ． 文献标识码 ： Ｂ
１ 引 言
有许 多 设 计 因 素 影 响 整 体 煤 气 联 合 循 环 （Ｇ Ｃ 发 电工 艺环 境 中的燃 气 轮机 成 本 。例 如 ： ＩＣ ） 和高 热值 天然 气相 反 的 中热 值煤 基合 成气 的燃 烧 需要修 改 燃气 轮机 的燃 料喷 嘴 和气体 歧 管 。合 成 气里存 在 的污 物影 响燃 气轮 机 的维护 和 长期运 行 性能 。液 滴可 能引起 不 均匀 的燃 烧或 在透 平一 级
２１ 年第 ２ ００ 期
上 海 电力
解 析 整 体 煤 气 化 联 合 循 环 发 电中 的 燃 气 轮 机 问题
王 震 华
（ 莞 天 明 电力 有 限 公 司 ， 东 广东 东 莞 ５ ３ ６ ） ２ ０ １
摘
要 ： 基 合成 气 燃 料 Ｉ Ｃ发 电 的燃 气 轮 机 的 运 行 环 境 与 燃 用 天 然 气 的 燃 气 轮 机 有 很 多 不 同 ， 绍 了与 煤 ＧＣ 介
的减少 来补 偿 。这导 致 了燃 气 轮机 的非设 计运 行 状 态 ， 性 能包括 效率 、 其 排气 温 度和其 它参 数都 偏
离 了设 计 性 能 。
６ｋ ／ 。结果 需 要 提供 给定 量 化 学 能 的燃 料 质 Ｊ ｍ。
量 流量对 Ｌ Ｇ 明显 大 于天然气 。 Ｂ