随着中国经济的高速发展,大城市和负荷中心地区的电网昼夜负荷峰谷差越来越大。燃气联合循环机组利用自身高效率、低污染、启停灵活、运行自动化程度高等优点,成为电网调峰机组的首选,对稳定电网负荷,保障能源安全,治理大气污染具有重要的意义。如今,越来越多的燃气电厂参与了调峰,或正在考虑进行相应的改造,使其具备调峰的能力。
担当调峰重任的电厂需要平衡高峰和低谷期的用电供需波动,调峰电厂基本上都是常年处于部分负荷运行,这样才可以在需要调峰时,快速升负荷;不需要调峰时,在最低负荷运行。
燃气轮机的优点之一就是调峰性能好,调峰速度快,主要体现在燃气轮机的快速启动和燃机机组的低负荷运行深度调峰运行两个方面。
要做到这一点,并不简单。由于燃机在最初设计的时候,都是根据其常年在基本负荷下全天候运转设计的。一般来说,它们在高负荷运行,或者连续供电数天的情况下,都能提供比较好的燃料经济性和实现较低的排放。然而,当燃机在较低负荷下运行时,就偏离了最初的设计,带来的一系列问题包括:1. 经济性差——燃机效率低;2. 环保情况可能变坏——部分可能造成排放高以及黄烟问题,这是由燃烧模式和切换点以及燃烧特性决定的。
从经济性上考虑,为了实现更好的经济性,燃气电厂就需要提升机组部分载荷效率,节省燃料成本。这一点,我们在上一期的专家面对面“提升机组部分载荷效率,每年节约数百万元燃料”如何实现?文章中有过介绍。
这一期的专家面对面,我们请到了GE天然气发电服务应用工程师王井然,从环保效益的角度上探讨一下,为了满足日益严格的排放标准,燃气电厂如何让机组在满足排放的前提下,有一个比较理想的最低负荷。
大九:为什么在部分负荷工况下,燃机的排放会更高?
王井然:原因一方面是燃机低负荷模式下燃气燃烧模式以扩散燃烧为主,就是燃气在一个地方集中喷射燃烧,火焰中心温度高,导致局部区域温度过高。空气中的氮气与氧气容易生成NOx。
大九:GE针对9E机组增强部分负荷运行能力的解决方案是怎样的?基本原理是怎样的?需要的维修周期分别是多长?
王井然:对于9F燃机,在改进成DLN2.6+后,使用软件AutoTune DX,以及Extended Turndown,就可以使燃机在35%部分负荷下达到排放