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某燃气轮机焦炉气喷嘴的数值模拟研究

2021-04-06杜晓东黄汉林

燃气轮机技术 2021年1期

李 涛,杜晓东,黄汉林

(中国航发燃气轮机有限公司,沈阳 110179)

某联合循环电厂三号机组的主发电装置为1台25 MW国产燃气轮机,以天然气为燃料,运行稳定,性能良好。由于天然气为优质燃料,价格较高,导致度电成本高,经济性不好。如果能够改用企业内部廉价的工业副产品焦炉气为燃料,可以大幅降低运行成本,增加经济收益。

燃料按热值分为高、中、低热值燃料。高热值燃料热值在标准状况下大于15.07 MJ/m3,中热值燃料热值为6.28~15.07 MJ/m3,低热值燃料热值小于6.28 MJ/m3[1]。焦炉气是炼焦工业的副产品,热值一般为12~17 MJ/m3,属于中高热值燃料气,在工艺流程利用之余,采用传统锅炉燃烧甚至直接燃烧后排空等方式,这种利用方式环保性较差,同时能量利用率也不高。随着环保要求、能量梯级利用的要求越来越高,国内有些企业选择采用合适的燃气轮机使用焦炉气进行发电[2]。

目前,国外机组具备以焦炉气为燃料发电运行的能力,但是价格较高,特别是后续运维费用和检修费用很高,增加了机组的运行成本和不固定支出,严重困扰发电企业用户的发展。为了突破技术封锁,实现装备国产化,迫切需要技术改造,使国产燃气轮机实现以焦炉气为燃料的发电运行。

1 经济性对比

某联合循环电厂三号机组燃气轮机以天然气为燃料,在ISO工况下的额定功率为27 400 kW,简单循环热效率不低于36.5%,相应热耗率为9 863 kJ/(kW·h),联合循环热效率不低于42.5%,相应热耗率为8 470 kJ/(kW·h);以焦炉气为燃料,在ISO工况下的额定功率为22 900 kW,简单循环热效率不低于33.5%,相应热耗率为10 746 kJ/(kW·h),联合循环热效率不低于38.5%,相应热耗率为9 351 kJ/(kW·h)。……

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