E級燃機污染物排放計算

任顯龍，卜一凡

（1.哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150046；2.哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150046）

E級燃機污染物排放計算

任顯龍1，卜一凡2

（1.哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150046；2.哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150046）

采用以經驗公式和實驗數據相結合的適用于工程項目計算的E級燃氣輪機污染物排放計算軟件對污染物排放量進行預測，并作為項目保證參數。

E級燃機；污染物排放；計算

燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平組成，壓氣機將空氣壓縮，提高空氣的壓力，高壓空氣與燃料在燃燒室中燃燒產生高溫高壓的燃氣，將燃料的化學能轉化為燃氣的熱能，燃氣在透平中做功。燃氣輪機的工作介質溫度高達1 300℃，遠高于以水蒸汽為介質的汽輪機（600℃），因此燃氣輪機效率高，結構緊湊。按照燃氣的溫度，將燃氣輪機分為D、E、F、H級，目前發電用的重型燃機主要為E級和F級燃機，H級燃機是世界各大廠商正在研發和已經初步投產并逐步改進的新型更高效的燃氣輪機。F級燃機通常是指透平轉子進口溫度在1 300℃左右的燃氣輪機，主要有 GE公司的 PG9351FA、西門子公司的V94.3A、三菱公司的M701F、阿爾斯通公司的GT26. E級燃機通常是指透平轉子進口溫度在1 100℃左右的燃氣輪機，主要有GE公司的PG9171E、西門子公司的V94.2、三菱公司的M701D，阿爾斯通公司的GT13E2.本文建立了適用于E級燃氣輪機的排放物計算模型，可預測該等級燃氣輪機的污染物排放量，校驗是否符合國家排放標準。

1　排放物的分類及計算方法

近年來由于環境問題日益顯著，對燃機排放的控制加強，各國學者和工程技術人員對燃燒室污染排放激勵的研究日漸深入，污染物排放控制技術已成為設計開發燃燒室需要考慮的最重要的因素之一。燃氣輪機電廠的污染物主要包括NO、NO2、NOx、 CO、TSP、UHC、VOC、PM10等。在學術和產品初期預研過程中，鑒于燃燒室幾何結構的復雜性和氣體流動的不穩定性，對污染物的排放控制方法主要為采用數值模擬進行預測及做出相應改進調整。在工程應用中，對于已投入生產的機組，出廠試驗數據和現場實際運行數據更準確的體現該機型的實際參數，因此主要采用經驗公式和試驗數據結合的方式進行排放物含量預測，采用這種方法計算更便捷準確。經驗公式是通過對所試驗數據的采集、分類、歸納、總結，進而得到適用于該機型的排放計算公式。

2　工程項目計算算例

E級燃機排放物計算軟件可進行最多三種燃料的混合預測計算，如果是混合燃料計算，將各燃料組分及各組分比例輸入，軟件核算修正組分。燃機總體熱平衡計算之后，將計算得到的燃機排氣參數及NOx排放要求、參考含氧量、燃機負荷、煙囪直徑、大氣壓力、S的轉化率、各排放成分在15%含氧量下的基準參數等輸入軟件中，進而求得該工況下的所有排放物的計算結果。

本文以某型E級燃機為研究對象，分析其排放物成分及標準，本工程采用經凈化后的管道天然氣，其硫含量低，不含塵。本項目無需采取脫硫、除塵設施。每臺余熱鍋爐通過1座高30 m的煙囪排放煙氣，粉塵排放可以達標。項目算例燃料采用西氣東輸一線供應天然氣作為單一燃料，其主要組分如表1所列。燃機熱平衡計算排氣參數如表2所列，排放計算結果如表3所列。

表1　燃料組分

表2　燃機排氣參數

表3　設計點排放參數

一般的，在工程項目中燃用天然氣燃料時，在75%～100%負荷條件下，NOx≤30 mg/m3（15%O2含量，至少應滿足NOx≤50 mg/m3，此項目一般作為罰款項目）；CO≤30 mg/m3（15%O2含量）；VOC＜6 ppmvd（15%O2含量）。在50%負荷以下，計算結果僅供參考，不作為保證項目。

3　結束語

我國在近些年來的空氣污染問題日益嚴重，環境問題引起了各方的重視，西氣東輸工程解決了燃料方面的匱乏，燃氣輪機作為一種清潔能源機組，未來的時期內會廣泛應用。燃氣輪機聯合循環電廠的招標過程中，排放物的保證值都是作為保證項目的，預測軟件在投標計算及設計計算中意義重大。由于NOx的排放量與燃燒室主燃燒區的溫度存在一定的關系，因此在燃氣輪機前期設計中，可通過CDF軟件模擬計算，通過模擬主燃區溫度進而控制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

任顯龍（1983-），男，黑龍江哈爾濱人，工學碩士，工程師，從事新能源的研究開發和海水淡化項目設計工作。