燃气成分对天然气发电机组的影响和解决措施

[摘 要]随着我国电力系统的日益发展，对各项生产所需机械设备性能的研究也越发深入。大型天然气发电机组燃机是国内电厂维系生产的重要设备，它对启动与运行工况有着较高的要求。本文就燃气成分对天然气发电机组的影响做以论述，剖析天然气发电机组的正常运行对燃气成分的特殊要求，结合燃机具体的运行状况，探究削弱燃气成分变化对天然气发电机组影响的关键解决策略，以期为实践提供有益的借鉴。

[关键词]燃气成分；天然气；发电机组

中图分类号：TK477 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2014）31-0012-01

前言：天然气发电机组的正常启动及运行需要具备一定的前提条件，诸如燃气成分、燃气供压、燃气中固体（液体）杂质含量、空气污染物等等因素都要符合生产运行要求。其中，燃气成分的变化影响天然气发电机组性能的变化的程度较为严重，究其原因在于：天然气发电机的“空燃比”随天然气成分的变化而发生了变化。基于此，欲想要减小燃气成分对天然气发电机性能的影响，则需要严格控制“空燃比”这一变量在一定区间范围内浮动，采取合理的措施削弱燃气成分对天然气发电机组所产生的不利影响，进而维持天然气发电机组的正常运行，以此来促进电厂生产效益的提升。

一、天然气发电机组

天然气发电机组是以天然气等高热值气体为燃料的点火式气体机。天然气是较为环保的一次能源，以天然气为燃料的机械设备符合国家的环保要求。天然气发电机组的正常运行体系较为繁杂，机组在非增压机型的基础上增加了增压系统和中冷系统，同时，冷却系统采用高低温循环分开的方式，应用了高温循环冷却气缸、机体、气缸盖等高温部件，以及低温循环冷却增压后的燃气、空气以及油冷器。通过这些部件及燃料所共同构建的体系，即为天然气发电机组，而且，每项因素的变动都会影响机组的运行性能，因此，需要采取一定的措施来维护天然气发电机组的有序运行。

二、燃气成分对天然气发电机组的影响

从电厂的实际生产过程中观察到，天然气发电机组是保证产能的关键设备之一。在天然气发电机组的正常运行过程中，需要对燃气、机油、冷却液等物料进行谨慎选用，尤其是要根据具体的使用环境及条件来选择适当规格的天然气，以此来保证在燃气发电过程中燃气成分符合机组的运转要求，保障天然气机组的性能稳定，生产效益优良。

（一）天然气发电机组对使用燃气的要求

天然气发电机的燃料以天然气为主，也可以使用油田伴生气、液化石油气、沼气等可燃性气体[1]。由于燃料中的物质构成较为繁杂，且每种物质的含量数值略有不同，则天然气发电机组运行过程中所使用的气体应通过干燥脱水，形成无游离水、原油和轻质油的物质状态[2]。在干燥脱水的环节中，硫化氢物质的含量要在20mg/m3数值以内。且天然气的输送压力要维持在在0.08――0.30MAP范围内。如此才能符合天然气发电机组对其所使用燃气物料的要求，进而保证天然气发电机组的正常运行。

（二）浅析燃气成分对天然气发电机组正常运行的影响

为了深入研究大型天然气发电机组在运行过程中受到燃气成分影响所产生的变化，则在天然气发电机不做任何调整的前提下，改换应用两种成分的燃气物料投放到天然气发电机组中进行发电比对。其结果表明，这两种试验结果中的天然气发电机压力与排温效率都有所不同，而造成这样结果的原因在于：由于不同燃气成分导致了不同的天然气发电机组的“空燃比”，简而言之，当混合燃气变浓时，天然气发电机组的功率有所提升，燃气消耗率降低，这样一来，就会影响整个天然气发电机组的运作能效[3]。除此之外，混合燃气中的乙烷、炳烷等不易被物理液化的成分也极易导致机器爆震、拉缸等事故出现，问题较为严重。所以，天然气发电机组的运行状况及机组性能与燃气成分的变化密切相关。

三、避免燃气成分对天然气发电机组产生影响的有效措施

如若想要避免燃气成分的变化对天然气发电机组的正常运行带来影响，则要在控制“空燃比”数值。“空燃比”，即混合气体中空气与燃料之间的质量配比。通过控制“空燃比”的变动数值来保证燃气成分中天然气成分的含量，因“空燃比”的变化会影响天然气发电机组的性能。

（一）控制好燃料燃烧过程中的“空燃比”

当天然气发电机组正常工作的过程中，燃料必须和设备所吸进去的空气成适当的比例。另外，燃气中也可以使用其它物质来代替天然气，其燃气效果也较好。从理论来看，一公斤燃料完全燃烧需要14公斤上下的空气，则空气与燃料间的配比数值称为“化学当量比”[4]。一般情况下，如若天然气发电机组运行过程中所用燃料的“空燃比”数值小于“化学当量比”数值时，则天然气发电机自身发出的功率较大，燃气物质的燃烧不够完全，则生产效能得不到提升；如若相反情况发生，则燃气物质的燃烧较为充分，但是在燃烧的过程中会有一定量的杂质产生，进而会阻隔燃气物质进行充分燃烧，导致燃气燃烧过程不稳定。因此，需要通过采取适当的控制策略，将“空燃比”的数值控制在“化学矢量比”范围上下，使燃气物质获得了充分的燃烧，整个生产活动所消耗的能量物质较少，从而使得天然气发电机组的运行效率得到了提升。

（二）具体的控制策略

通常情况下，在控制天然气发电机运行工况的过程中，所采用的是闭环控制策略与开环控制策略相结合的控制方式，以此来控制燃料“空燃比”，削弱燃气成分的变化对天然气发电机组运行能效的影响。另外，还要注意燃气物料的“空燃比”与令却水的温度也有关系，二者之间所呈现的是负相关的关系。由实践可知，运用闭环控制与开环控制相结合的措施能够有效控制燃料中的“空燃比”数值。另外，由于乙烷、炳烷等不易被物理液化的成分可能引起天然气发电机组的正常运行，甚至可能引起爆震、拉缸等故障，需要实时对燃气成分中的各项变量进行检测，如若有燃气指标变动的情况发生，则要迅速采取释放气体或化学分解等有效措施进行解决，降低机组设备产生事故的概率，保障生产安全。总之，只有观测好燃气成分中的“空燃比”指标数值的变动情况，在发生状况是及时调整策略，才能使得天然气发电机的运行具备一定的经济性。

结束语

通过分析天然气发电机组的正常运行对其所使用的燃气物料的要求，了解到燃气成分的变化会对天然气发电机组的整体性能产生一定的影响，为了避免燃气成分对天然气发电机组的启动等环节所带来的干扰，则需制定削弱这种影响的有效措施，严格定义所开发天然气发电机对燃气成分的要求，使“空燃比”数值的变动区间维持在一定范围之内，进而保证天然气发电机组的正常运行，提升其整体运行效益。

参考文献

[1] 许海东，穆胜军.往复式天然气发电机和原油发电机组并车调试与运行管理分析[J].科学之友，2013，08（08）：108-110.

[2] 宋光雄，宋君辉，梁会钊，张亚飞，张煜.大型电站机组油膜振荡故障研究分析[J].汽轮机技术，2013，03（03）：166-167.

[3] 张丹，高顶云，郭甲生，孙玉香.分布式能源系统燃气发电机组特性及选型原则[J].煤气与热力，2013，10（10）：120-121.

[4] 叶彩花，白一，乔丽洁.燃气冷热电联供分布式能源系统中发电机组选择的分析探讨[J].城市燃气，2014，02（02）：121-122.

个人简介

作者：孟肖丽

邮编：250306

作者单位：济南柴油机股份有限公司