朱 波

（東莞市粵灣新能源有限公司，廣東 東莞 523220）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)燃煤發(fā)電方式造成環(huán)境污染，大力發(fā)展燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)是目前提高能源利用率的首選方案。大型煉鋼廠生產(chǎn)中產(chǎn)生大量廢煤氣，傳統(tǒng)做法是排放到大氣，廢煤氣對(duì)環(huán)境產(chǎn)生有害應(yīng)下定。以燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)法利用廢煤氣可以減少NOx的排放量。燃?xì)廨唽?duì)機(jī)組高爐燃?xì)鉄嶂捣秶袊?yán)格要求，要通過熱值儀測(cè)量高爐煤氣，熱值儀性能對(duì)燃?xì)廨喎€(wěn)定運(yùn)行起到?jīng)Q定作用。

1 燃?xì)庹羝h(huán)發(fā)電站測(cè)量技術(shù)研究

我國(guó)鋼鐵行業(yè)首套高爐煤氣CCPP在寶鋼建成，機(jī)組輸出電功率145 MW，燃用熱值為780 kcal/m3，熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換率達(dá)46%，為寶鋼創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益。煤氣燃?xì)廨啓C(jī)熱效率達(dá)35%以上。聯(lián)合循環(huán)熱效率超過45%，比超臨界參數(shù)燃煤蒸汽機(jī)電站更具優(yōu)勢(shì)[1]。CCPP優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在運(yùn)行高度自動(dòng)化，供電效率超過燃煤蒸汽輪機(jī)電站。燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)HRSG技術(shù)見圖1。

燃?xì)廨啓C(jī)工作供電效率達(dá)40%左右，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度很高，燃?xì)夤べ|(zhì)流量大，燃?xì)廨啓C(jī)后安裝余熱鍋爐使其產(chǎn)生高溫水蒸氣，能多發(fā)出部分機(jī)械功，可采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)方案。由于我國(guó)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電起步較晚，保證機(jī)組安全運(yùn)行是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電基本要求。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃?xì)馔钙竭M(jìn)口溫度達(dá)1 200℃。隨著先進(jìn)傳感測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，火電廠引進(jìn)SIS保障對(duì)機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，SIS是面向生產(chǎn)管理的自動(dòng)化管理軟件，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)顯示各單元機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)[2]。

2 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電站熱值儀簡(jiǎn)介

天鐵基團(tuán)動(dòng)力廠50 MW級(jí)CCPP工藝流程為三菱M251S燃?xì)廨啓C(jī)利用煙氣推動(dòng)透平做工，高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，燃?xì)廨啓C(jī)成為電站的關(guān)鍵部件[3]。燃?xì)廨啓C(jī)使用燃料為高爐煤氣，三菱M251S燃?xì)鈾C(jī)對(duì)高爐燃煤氣熱值范圍要求嚴(yán)格，要通過熱值儀對(duì)燃?xì)鈾C(jī)高爐煤氣測(cè)量，控制硒多糖對(duì)高爐煤氣加入零熱值氮?dú)猓细窀郀t煤氣進(jìn)入燃?xì)鈾C(jī)工作。熱值超過3 770 kJ/m3，燃?xì)鈾C(jī)系統(tǒng)快速減負(fù)荷，熱值低于2 970 kJ/m3，煤氣燃燒出現(xiàn)不穩(wěn)定。

天鐵基團(tuán)動(dòng)力廠CCPP燃?xì)鈾C(jī)配套使用熱值儀為CM6G型熱值儀，CM6G熱值儀結(jié)構(gòu)包括煤氣過濾裝置、煤氣調(diào)壓閥、控制面板等。CM6G熱值儀原理是將為煤氣經(jīng)過濾后與儀用空氣燃燒，冷端電偶通過熱電偶測(cè)量溫度差值計(jì)華白數(shù)，燃燒室煤氣將壓力調(diào)整至500 Pa，經(jīng)計(jì)算運(yùn)算得到燃?xì)鉄嶂怠CPP燃?xì)馊肟跓嶂祪x選用LGA-4半導(dǎo)體激光氣體分析儀，結(jié)構(gòu)包括接收單元，正壓?jiǎn)卧取GA-4100激光分析儀原理是將氣體分析吸收，穿過高爐煤氣被一氧化碳吸收衰減。

3 CCPP熱值儀應(yīng)用中的問題

3.1 燃燒式熱值儀

燃燒式熱值儀在CCPP中應(yīng)用存在濾芯堵塞等問題。熱值儀運(yùn)行中出現(xiàn)異常滅火故障，檢查發(fā)現(xiàn)熱值儀燃燒室內(nèi)煤氣壓力為300 Pa，二級(jí)過濾器存在大量水，無法正常供應(yīng)煤氣進(jìn)入燃燒室。高爐煤氣含有水蒸氣，水積累堵塞氣路造成熱值儀滅火。冬季后低溫?zé)嶂祪x出現(xiàn)燃?xì)鈮毫Φ蛨?bào)警故障，取泵后管路無壓力，檢查發(fā)現(xiàn)取樣管線在室外，水汽凝結(jié)上凍后取樣管線堵塞造成故障。熱值儀存在零點(diǎn)等問題，CM6G熱值儀測(cè)量范圍為500～2 500 kJ/m3，被測(cè)氣體熱值范圍超出熱值儀測(cè)量范圍，需要對(duì)儀表校驗(yàn)。校驗(yàn)前按下柜面校驗(yàn)按鈕，將零點(diǎn)標(biāo)氣投入取樣氣管路，防止熱值儀滅火。使用零點(diǎn)標(biāo)氣密度為1.351 5 kg/m3，等待熱值儀讀熟穩(wěn)定后調(diào)整零點(diǎn)。穩(wěn)定后切換量程標(biāo)氣，讀數(shù)穩(wěn)定后進(jìn)行量程調(diào)整。將取樣蹦出口閥打開，注意高熱值量程標(biāo)氣密度低，密度計(jì)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)偏差采用多次方法校驗(yàn)。

3.2 LGA-4100激光熱值儀

LGA-4100激光氣體分析儀測(cè)量煤氣熱值原理是接收單元分析激光衰減度計(jì)算熱值，管道內(nèi)水汽增大影響激光傳播，透光率降至零熱值儀不工作。激光熱值儀數(shù)值保持透光率降為零前檢測(cè)值，操作人員不能參考激光熱值儀測(cè)量數(shù)值，需提高吹掃強(qiáng)度，透光率恢復(fù)后使用激光熱值儀。粉塵含量較高煤氣通過時(shí)，不會(huì)對(duì)激光熱值儀光學(xué)玻璃造成污染，長(zhǎng)期運(yùn)行在光路中殘留污垢，需要對(duì)熱值儀清潔保養(yǎng)。清潔前關(guān)閉探頭前球閥，松開鎖箍后拆下發(fā)射單元，光學(xué)玻璃清理后打開吹掃氮?dú)忾y。使用LGA-4100激光氣體分析儀配備除污工具，將專用除污工具連接到光路上，打開吹掃氮?dú)忾y，反復(fù)清理后拉出清理工具。

4 CCPP應(yīng)用熱值儀特點(diǎn)

CM6G熱值儀為燃?xì)廨啓C(jī)成套供貨，經(jīng)取樣管線將高爐煤氣引至分析柜內(nèi)測(cè)量，，控制系統(tǒng)根據(jù)熱值控制減熱值控制閥，燃燒式熱值儀安裝在煤氣壓縮機(jī)入口，高爐煤氣經(jīng)熱值儀取樣管線等環(huán)節(jié)進(jìn)入分析柜燃燒，燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃燒煤氣熱值在2 min后顯示，熱值儀測(cè)量滯后，煤氣熱值波動(dòng)較大，調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能及時(shí)調(diào)整熱值。操作人員退出熱值自動(dòng)調(diào)整，高爐煤氣熱值過低燃?xì)饴坊Ｗo(hù)跳板。

激光熱值儀安裝在廠區(qū)高爐煤氣入口閥門后，發(fā)射接收單元安裝在高爐煤氣管道，測(cè)得數(shù)據(jù)在電腦中顯示。可以通過手動(dòng)控制增熱值控制閥，將煤氣熱值控制在合格范圍內(nèi)。CM6G熱值儀采用燃燒形式測(cè)量煤氣熱值，高爐煤氣含有氫氣等可燃物質(zhì)，可燃物質(zhì)可通過燃燒測(cè)量取樣熱值。廠區(qū)內(nèi)LGA-4100激光氣體分析儀選型選擇CO接收單元，高爐煤氣中氣體可燃物質(zhì)熱值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算后補(bǔ)償。

5 結(jié)語

近年來，CCPP發(fā)電技術(shù)得到大規(guī)模推廣應(yīng)用，開展機(jī)組熱力性能監(jiān)測(cè)研究成為保障機(jī)組安全運(yùn)行的迫切需求。介紹兩種熱值儀特點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求選擇熱值儀測(cè)量，LGA-4100激光氣體分析已配合使用彌補(bǔ)形式缺陷，提高熱值測(cè)量快速性。動(dòng)力廠CCPP投運(yùn)初操作人員只能憑借經(jīng)驗(yàn)調(diào)整煤氣熱值。煤氣變化情況不同，通過引進(jìn)激光熱值儀可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤氣熱值變化情況，提高機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行率，減少高爐煤氣的放散量，機(jī)組減少燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)帶來的設(shè)備磨損。