燃气轮机燃用国产重油的可行性研究

210中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集中国•海南燃气轮机燃用国产重油的可行性研究赵凤娟（华东电力试验研究院，上海200437）FEASIBILITYSTUDYONBURNINGHEAVYOILMADEINCHINABYGASTURBINEZHAOFeng-Juan（EastChinaElectricPowerTest&ResearchInstituteShanghai,200437，China）ABSTRACT：Feasibilitystudyonburningheavyoilmadeinchinabygasturbineisinclusiveofchooseoilsource,setupqualitystandard,oilstoragesystemchange,oiltreatmentsystemchange,pollutionemission,burningproperty,scatingtrendingas—fedpassageway.KEYWORDS：gasturbine,oilquality,heavyoilmadeinchina,fluegasemission,weastwaterexcretion摘要：燃气轮机燃用国产重质燃料油的可行性研究包括：目标油源选择；油质标准的建立；电厂储油系统的改造；油处理系统改造、调试和污染物排放情况、燃烧特性、燃气通道结垢倾向等。依据研究的结果得到可行性的结论。关键词：燃气轮机；油品质量；国产重油；烟气污染物；废水排放1前言燃气轮机（燃用重油）发电厂往往是电网中的调峰电厂，机组发电量受电网调度控制，电量的计划性较差，油电难以保持平衡。且由于国内燃机电厂设计时往往选择了进口重油，又由于进口重油在采购、储存中的诸多不便，燃气轮机发电厂（简称燃机电厂）一直在设法寻找新的国产油源来替代进口油源，因此开展燃用国产重质燃料油的可行性研究是非常重要的。由于燃用国产重油，改变了原设计，燃料的理化性质的改变必然会对燃料的前处理、储存、燃烧、燃气通道的结垢、尾气排放、废水排放等产生影响。这些方面必须进行研究与论证，以确定国产重质燃料油替代进口重油的可行性。可行性研究主要包括：目标油源选择；油质标准的建立；电厂储油系统的改造；油处理系统改造、调试和污染物排放情况、燃烧特性、燃气通道结垢倾向等。2研究的内容及结果2.1目标油源选择要替代进口重油，首先必须选择国产目标油源。在国产目标油源选择时，应注重考察：国内供油商的资质和实力；油源的质量和稳定性。通常控制油的项目如表1所示。表1燃油控制指标项目名称单位项目名称单位比重g/cm3倾点℃运动粘度mm2/s微量残碳%闪点℃热值MJ/kg灰分%水分%总酸值mgKOH/g正庚烷不溶物%含硫量%清洁度级金属含量（KNaCaMgPbV）mg/kg2.2建立目标油源油质标准通过10批以上对目标油源质量的检测，可得到目标油源各项指标与进口重油指标的比较结果。如运动粘度、金属含量。对一些影响设备腐蚀的元素如钾、钠、钒、铅、硫等含量要严格控制。另外还必须对现有破乳剂与目标油源适应性进行试验。根据多批检测的结果和适应性试验来确定目标油源油质标准。如某燃机电厂实施国产重油替代进口重油的采购质量标准表2所示。表2采购国产重油质量标准项目单位国产油标准进口重油标准高位热值KJ/Kg≥42147≥42147密度（20℃）g/cm3≤0.98≤0.98粘度(50℃)mm2/s≤180≤180倾点℃≤24≤24闪点(闭口)℃2288≥≥6655水分Wt%≤0.5≤0.5中国•海南中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集211灰分mg/kg≤500≤500沉渣Wt%≤0.3≤0.3钒mg/kg≤≤1100≤≤5500钠+钾mg/kg≤50+1其中钾≤5≤50+1其中钾≤5铅mg/kg≤1≤1硫Wt%≤≤00..55≤≤11钙mg/kg≤10≤10清洁度及相容性级≤2≤22.3对电厂原有储油系统、燃油的预处理系统进行改造针对国产油往往闭口闪点较进口油低的特点，根据安全防火防爆要求，对电厂储油系统进行改造。如重油罐、净化油罐都加装呼吸阀，使之适应贮存低闪点燃料油要求。燃油的预处理系统是燃料的前处理过程，目的是通过重油的水洗处理将重油中的有害金属元素除去，降低燃油对热通道的腐蚀。由于水和油的充分混合与振荡，少量油也以乳化的方式进入水中产生含油废水。必须对燃料的前处理系统进行改造、调试。通过油处理设备、废水处理设备对国产重质燃料油替代进口重油的适应性进行了分析，调整试验参数，可以将油处理设备出口含油废水的污染指标控制在一定限度内，原有的废水处理设备处理油污废水效果不受影响，经处理排放废水可以达到国家排放标准。达到既降低燃油对热通道的腐蚀，制得合乎要求的净化油，又使含油废水合格排法放。通过比重环、油温、油量、水量、破乳剂浓度等参数调整，制得了合乎要求的净化油。系统产生含油废水的含油量小于15mg/L（满足GB8978－1996《污水综合排放标准》）。2.4实机试烧在上述研究的基础上，对国产油进行实机试烧。以获取国产重油的燃烧特性如压气机进出参数和透平轮间温度等运行数据，以及在燃气通道上的结垢倾向。确认燃机对国产重质燃料油替代进口重油的适应性、安全性。首先，要取得国产油与进口重油的运动粘度与温度的关系数据，绘制粘温曲线图，确定机组试烧中对燃油的温度控制数据如：昀高值（报警）、正常值（可切重油）、昀低值（切至轻油）。在试烧过程中，详细记录燃机的运行参数如表3所示。从运行数据中观察试烧的效果。表3燃机运行数据种类序号代码参数单位1DWATT功率MW2TNH_RPM转速rpm3CTIF1压气机进口温度defF4CPD压气机后压力psi5FBTEMP燃油温度degF6VFQL1燃料油流量gpm7TTXM透平排气温度degF8CSGV导叶角度IGVDGA9SFL1机组频率Hz10BB_MAX昀大振动in/s11TTWS1FI1轮间温度TTWS1FI1degF12TTWS1FI2轮间温度TTWS1FI2degF13TTWS1FO1轮间温度TTWS1FO1degF14TTWS1FO2轮间温度TTWS1FO2degF15TTWS1AO1轮间温度TTWS1AO2degF16TTWS1AO2轮间温度TTWS1AO2degF17TTWS2FO1轮间温度TTWS2FO1degF18TTWS2FO2轮间温度TTWS2FO2degF19TTWS2AO1轮间温度TTWS2AO1degF20TTWS2AO2轮间温度TTWS2AO2degF21TTWS3FO1轮间温度TTWS3FO1degF22TTWS3FO2轮间温度TTWS3FO2degF23TTWS3AO1轮间温度TTWS3AO1degF24TTWS3AO2轮间温度TTWS3AO2degF25TTIB1排气圆筒温度defF26TTXSP1透平排气昀大温差degF27TTXSP2透平排气温差degF28CTIM压气机进气温度degF29CTD压气机后温度degF2.5排放的评估燃机排放主要指烟囱出口的烟尘、SO2和NOx。烟尘的排放浓度主要取决于燃油的灰分含量；当燃油的灰分含量较低时，主要受燃烧完全程度的影响。SO2排放浓度、NOx排放浓度主要与燃油的含硫量、含氮量有关。只要国产油、进口油含硫量、212中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集中国•海南含氮量相当，国产油和进口油二者的SO2和NOx排放浓度相差不大。通过不同发电负荷下，试烧国产燃油时对烟囱出口的烟尘、SO2和NOx进行监测，获取数据，并与燃用进口重油的排放数据进行比较，就可为燃机燃用国产油替代进口油在排放方面产生的影响作出评估。随着我国对排放控制的日益加强，未来对燃机排放的要求愈来愈高，如按照新的GB13223-200X《火电厂污染物排放标准》（征求意见稿）的要求，燃气轮机发电厂NOx排放就超标了。3结论1)燃气轮机燃用国产重质燃料油替代进口重油必须进行可行性研究，其研究的重点是如何确定国产重质燃料油的采购质量标准。2)对原有设备、系统的改造必须建立在安全、稳定的基础上。3)对燃气轮机燃用国产重质燃料油替代进口重油的排放评估重点是烟气的烟尘、SO2和NOx是否符合国家排放标准。参考文献［1］马坚朱向群等《上海闸电燃气轮机发电厂燃用国产重质燃料油替代进口重油实验研究第一阶段报告》［2］新疆环境保护Vol.21NolMar.1999.李建《对燃气轮机发电厂NOx排放执行标准问题的探讨》作者简介赵凤娟（1961-），女，华东电力试验研究院，副总工程师兼主任，高级工程师，电厂化学和环保。