试谈天然气热值及组分对发电用燃气轮机性能的影响

孔娜

宁波科丰燃机热电有限公司 浙江 宁波 315103

引言

为解决环境污染问题，在进行生活生产时，使用资源逐渐转向清洁能力和可再生能源，企业在进行发电时，以广泛应用以天然气为燃料的燃气轮机发电，这种发电方式更为安全、环保。但由于天然气种类多样，具有不同的热值及组分，因此，在使用中为提升燃气轮机的性能，应研究天然气热值及组分对其影响。

1 针对燃气轮机的安全性影响

针对燃气轮机的安全性方面主要有两方面，一方面，即天然气具有易燃性，在燃烧过程中会产生强烈的振动。另一方面为燃气轮机熄火时，容易出现转速过高的安全问题。首先，当天然气的热值过高将会形成易燃性增强的现象。因此，在使用燃气轮机时，结合天然气较强的易燃性能有效避免运行中熄火的困扰。具有在低负荷的条件下可以稳定燃烧的显著优势。但过高的天然气热值也会带来一定的问题，即天然气热值与燃气轮机燃烧脉动成正比关系，天然气的热值越高，其燃气轮机在低负荷和燃烧模式二者转换时带来更加强烈的燃烧脉动，使其在低负荷时产生较强的振动，容易形成一定的安全问题。

在进行对燃气轮机性能影响的数据分析记录时，需要从以下几个方面进行：首先，需要相关工作人员针对不同的负荷段调整天然气热值取得燃烧脉动情况，具体分析其附加振动值的数据，并分析其振动值能否通过调整燃烧强度进行变化。其次，当燃气轮机内部的压力脉动过大会引起整体的装置系统组件共同产生振动，相关工作人员需要分析其对整体的安全性和工作稳定性产生的影响。最后，当燃烧脉动严重时，会对燃气轮机内部的火焰筒、联焰管及过渡段的位置造成损坏。需要相关工作人员研究天然气的热值应控制在什么程度，以保障涂层和热通道的使用安全。另外，在燃气轮机振动时会产生噪声问题需要得到控制和解决。

其次，针对燃气轮机熄火转速带来的安全问题。在使用完成后燃气轮机在逐渐停机的过程中，需要较低的转速控制其安全性。燃气轮机的熄火转速主要是受到速比阀和燃气控制阀的开度这两个的因素的影响。通常情况下，这两个阀门的开度是在前期结合燃机转速下降速度，已经分析设计好内置逻辑。但燃气轮机的阀门开度不变的条件下，当遇到不同的天然气热值和组分，会出现不同的变化。例如，当天然气热值和组分较高时，燃气轮机的熄火转速也会随之升高。因此，需要相关的工作人员针对天然气热值和组分进行数据的分析，以保障燃气轮机的熄火转速处于安全的速度范围内，以保障在运行后燃气轮机的热通道和内部通流部件的完好。

2 针对燃气轮机的经济性影响

根据卡诺循环热效率公式：ηc=1-T2/T1。燃气轮机在使用天然气进行发电工作时，不同的天然气热值和组分，将会对燃气轮机的工作效率造成影响，其工作原理为：在相同的燃气轮机负荷条件下，天然气热值越高产生的发电气耗会越少，从而提升燃气轮机的工作效率[1]。因此，在研究分析中需要通过选择合适的天然气热值和组分，提升燃气轮机的工作效率，从而产生更多的发电量，提升相关企业的经济效益。

3 针对燃气轮机的环保性影响

燃气轮机在运行中会产生氮氧化物，计算公式为GNOx＝1.63B（β·n+10－6Vy·CNOx)，其中GNOx 为燃料燃烧生成的氮氧化物， n 为燃料中氮的含量（%）；

Vy 为燃料生成的烟气量（Nm3／kg）；CNOx为温度型NO浓度（mg／Nm3）。这是一种对环境产生危害的气体，当氮氧化物的排放量超过一定的数值将会对人体健康产生危害，尤其是呼吸系统，通过威胁动植物的健康和对臭氧层造成破坏，形成温室效应和酸雨的现象。因此，氮氧化物的排放量在衡量燃气轮机使用是否环保时的重要衡量数值。为满足人们对环保日益提升的市场需求，应加强对燃气轮机氮氧化物的排放量的控制。为响应国家节约资源保护环境的政策，在电力企业等使用燃气轮机进行发电时，需要减少氮氧化物的排放量。根据国家出台的相应标准，提出相关企业在使用燃气轮机进行发电时，氮氧化物的排放量不能超过50mg/m2，企业为降低氮氧化物的排放量，已经广泛的使用了新型的燃烧器及预混燃烧的燃烧技术。但由于受到天然气热值和组分的影响，不同的天然气热值将会对氮氧化物的排放量进行浮动影响，相关工作人员应进行实验记录，通过长期的研究和数值记录，确定当天然气在什么热值时，会产生最大数值的氮氧化物排放量，并且在实验中应控制变量，当不同燃气轮机性能的条件下，也会对天然气热值的测量分析产生影响。相关工作人员应保障燃气轮机性能或天然气热值二者之一保持不变，并且还应控制好燃烧调整，在最佳燃烧时通过不同的调整时机控制氮氧化物排放量[2]。并且，结合燃机振动的振动热值可以进一步进行燃烧调整，使其通过科学的依据得出更加准确的天然气热值变化情况。另外，相关工作人员可以使用动态燃烧检测系统，通过对燃烧系统的脉动直观监视来判别。

4 结束语

综上所述，天然气是燃气轮机运行应用的重要原料，在研究天然气热值及组分对发电用燃气轮机性能的影响时，需要相关工作人员对不同天然气热值进行实验记录，通过不同的实验变量进行观察、分析，最终通过实验结果对比分析得出燃气轮机性能影响，使其更加安全、节约成本和环保的应用。