柳州市新和刚电力有限责任公司1#燃机为英国JBE公司生产的PG5361P燃气轮机;额定转速为5082转/分,17级压气机,2级透平,透平初温957℃,燃烧室为分管逆流式,启动机为柴油机,原始设计燃料为轻柴油,燃机设计出力(ISO工况)24.5MW,联合循环出力36.5MW。在2008年经过我公司对燃料系统的改造后,该机组可以使用柳钢集团富余的焦炉煤气(组分见表1)运行,大量的电能,为业主带来了很好的经济效益;同时减少了大量炼焦废气的排放也达到了环境保护的目的。
表1 煤气组分
2020年
9-12月
平均
煤气成分(%)
热值
(kJ/m3)
H2
CH4
CmHn
CO
CO2
O2
N2
55.4
23.5
2.47
7.48
2.45
0.78
7.84
17054
随着我国经济的飞速发展,环保意识和环保标准的日益提高,机组的NOx排放已不能满足国家的环保要求,亟须进行升级改造。经过多方研究和论证,我公司的注水脱硝方案最终中标。注水脱硝的原理是:通过将除盐水雾化后喷入火焰筒的燃烧区域,降低燃烧区域的温度,达到降低热力NOx的生成速度和生成量,减少燃机烟气NOx排放的目的。为了达到该目的,需对原有的燃料喷嘴进行更换,增加了注水喷嘴和注水清吹喷嘴,升级了火焰筒,还需增加注水模块以及注水模块的PLC控制系统。
图1 注水模块
同时,本机组由于运行时间很长,排气区域漏气严重,2号轴承回油温度很高,造成润滑油氧化严重,生产大量的油泥。加上GE燃机标准设计是液压油从润滑油中取油,机组电液伺服阀经常堵塞,电液伺服阀的清洗、更换费用很高,对用户来说是一笔不小的负担;而且阀门堵塞会造成速比阀、控制阀和IGV无法调节,也是机组的重大安全隐患。为了解决这个问题,我们设计了独立的遮断和液压油模块,将液压油从润滑油系统中独立出来,避免了油温高、氧化快,延长了电液伺服阀的使用寿命。遮断液压油模块主要由底盘、油箱、一用一备两台遮断油泵组、一用一备的过滤器、散热器、遮断油压力调节阀、液压油泵入口压力调节阀、一用一备两台液压油泵组、液压油出口油路板和其他必要的管路、仪表等设备组成。国内有大量的GE燃机,很多都存在同样的问题,独立的遮断和液压油模块可以避免因润滑油回油温度高造成的电液伺服阀堵塞,还可以满足部分用户使用抗燃油的需要,对其他GE用户也有很好的借鉴意义。
图2 遮断和液压油模块
2022年6月11日,项目开工。此时正值南方盛夏,气温高、雨水多,而且现场施工环境复杂。5000系列机组底盘内空间狭小、火焰筒长度很长,需要同时布置下气体燃料管路、燃油管路、燃油清吹管路、雾化空气管路、注水管路、注水清吹管路、冷却密封空气管路和其他的导线管等众多设备,还需要留出检修通道,方便机组的日常维护,设计和施工难度非常大。在董事长严军伟的带领下,项目组全体员工精诚努力,克服重重困难,在7月13日按计划结束安装、调试工作,圆满完成了新和刚1#燃机的注水脱销改造工作。改造后NOx排放下降明显(见表2),满足合同NOx低于86mg/Nm3@15%O2的要求,远优于国标120 mg/Nm3@15%O2的要求,取得了很好的环保效果。
表2 注水前后排放对比
序号
燃机功率
注水前排放(mg/Nm3)
注水后排放(mg/Nm3)
1
base
298(15.8MW)
74(16.4MW)
照片提供:南京南港
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