E级燃机污染物排放计算

任显龙，卜一凡

（1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150046；2.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150046）

E级燃机污染物排放计算

任显龙1，卜一凡2

（1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150046；2.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150046）

采用以经验公式和实验数据相结合的适用于工程项目计算的E级燃气轮机污染物排放计算软件对污染物排放量进行预测，并作为项目保证参数。

E级燃机；污染物排放；计算

燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平组成，压气机将空气压缩，提高空气的压力，高压空气与燃料在燃烧室中燃烧产生高温高压的燃气，将燃料的化学能转化为燃气的热能，燃气在透平中做功。燃气轮机的工作介质温度高达1 300℃，远高于以水蒸汽为介质的汽轮机（600℃），因此燃气轮机效率高，结构紧凑。按照燃气的温度，将燃气轮机分为D、E、F、H级，目前发电用的重型燃机主要为E级和F级燃机，H级燃机是世界各大厂商正在研发和已经初步投产并逐步改进的新型更高效的燃气轮机。F级燃机通常是指透平转子进口温度在1 300℃左右的燃气轮机，主要有 GE公司的 PG9351FA、西门子公司的V94.3A、三菱公司的M701F、阿尔斯通公司的GT26. E级燃机通常是指透平转子进口温度在1 100℃左右的燃气轮机，主要有GE公司的PG9171E、西门子公司的V94.2、三菱公司的M701D，阿尔斯通公司的GT13E2.本文建立了适用于E级燃气轮机的排放物计算模型，可预测该等级燃气轮机的污染物排放量，校验是否符合国家排放标准。

1　排放物的分类及计算方法

近年来由于环境问题日益显著，对燃机排放的控制加强，各国学者和工程技术人员对燃烧室污染排放激励的研究日渐深入，污染物排放控制技术已成为设计开发燃烧室需要考虑的最重要的因素之一。燃气轮机电厂的污染物主要包括NO、NO2、NOx、 CO、TSP、UHC、VOC、PM10等。在学术和产品初期预研过程中，鉴于燃烧室几何结构的复杂性和气体流动的不稳定性，对污染物的排放控制方法主要为采用数值模拟进行预测及做出相应改进调整。在工程应用中，对于已投入生产的机组，出厂试验数据和现场实际运行数据更准确的体现该机型的实际参数，因此主要采用经验公式和试验数据结合的方式进行排放物含量预测，采用这种方法计算更便捷准确。经验公式是通过对所试验数据的采集、分类、归纳、总结，进而得到适用于该机型的排放计算公式。

2　工程项目计算算例

E级燃机排放物计算软件可进行最多三种燃料的混合预测计算，如果是混合燃料计算，将各燃料组分及各组分比例输入，软件核算修正组分。燃机总体热平衡计算之后，将计算得到的燃机排气参数及NOx排放要求、参考含氧量、燃机负荷、烟囱直径、大气压力、S的转化率、各排放成分在15%含氧量下的基准参数等输入软件中，进而求得该工况下的所有排放物的计算结果。

本文以某型E级燃机为研究对象，分析其排放物成分及标准，本工程采用经净化后的管道天然气，其硫含量低，不含尘。本项目无需采取脱硫、除尘设施。每台余热锅炉通过1座高30 m的烟囱排放烟气，粉尘排放可以达标。项目算例燃料采用西气东输一线供应天然气作为单一燃料，其主要组分如表1所列。燃机热平衡计算排气参数如表2所列，排放计算结果如表3所列。

表1　燃料组分

表2　燃机排气参数

表3　设计点排放参数

一般的，在工程项目中燃用天然气燃料时，在75%～100%负荷条件下，NOx≤30 mg/m3（15%O2含量，至少应满足NOx≤50 mg/m3，此项目一般作为罚款项目）；CO≤30 mg/m3（15%O2含量）；VOC＜6 ppmvd（15%O2含量）。在50%负荷以下，计算结果仅供参考，不作为保证项目。

3　结束语

我国在近些年来的空气污染问题日益严重，环境问题引起了各方的重视，西气东输工程解决了燃料方面的匮乏，燃气轮机作为一种清洁能源机组，未来的时期内会广泛应用。燃气轮机联合循环电厂的招标过程中，排放物的保证值都是作为保证项目的，预测软件在投标计算及设计计算中意义重大。由于NOx的排放量与燃烧室主燃烧区的温度存在一定的关系，因此在燃气轮机前期设计中，可通过CDF软件模拟计算，通过模拟主燃区温度进而控制NOX的生成量。

The Emission Calculation of E-Class Gas Turbine

REN Xian-long1，BU Yi-fan2
（1.Harbin Boiler Works Co.，Ltd.，Harbin Heilongjiang 150046，China；2.Harbin steam turbine works Co.，Ltd.，Harbin Heilongjiang 150046，China）

A pollutant emissions analyzing software for e-class gas turbine was set up to predict emission values by using a combination of empirical formulas and experimental data.It is applicable to the project calculation and the results could be the guarantee parameters.

e-class gas turbine；emission；computing

X831

A

1672-545X（2016）07-0074-02

2016-04-29

任显龙（1983-），男，黑龙江哈尔滨人，工学硕士，工程师，从事新能源的研究开发和海水淡化项目设计工作。