燃气轮机使用燃料性质

燃气轮机使用燃料性质

于盟徐有宁杨士博

沈阳工程学院能源与动力工程学院辽宁沈阳110136

摘要：为保证燃气轮机的正常运行，对气体燃料的性质、杂质含量、供气压力等都进行了一般的规范，而不同的燃机型号对燃料的性质作出了规范，本文主要对GE公司燃气轮机使用的燃料性质和参数要求进行分析。

一、燃料的性质

1、燃料的发热值

燃料的燃烧热、发热值或热值是单位质量的燃料经充分燃烧产生的热量。美国的计量系统使用英国热量单位，每磅Btu或用气体显示时没标准立方英尺Btu。气体燃料的发热值可以实验确定，使用一个热量计，常压下空气存在情况下燃料在其中燃烧。让产物冷却至初始温度，测量完全燃烧过程中释放的能量。所有含氢燃料释放水蒸汽，作为燃烧的一种产物，水蒸汽冷凝在热量计内。得出的放热计量值是高发热值（HHV），称为毛发热值，其中包含了水蒸气的热量，低发热值（LHV），称为净发热值。

2、改良沃贝指数范围（MWI）

各种燃气轮机运行时所使用气体发热值范围十分宽广，而单个具体的燃气系统所能适应的变动量则小得多，燃料喷嘴设计用于在增加或减少燃料喷嘴面积或燃气温度时在固定的压力比范围内的运行和调节热值的变化，对指定系统设计的气体燃料的互换性的测量是MWI。此术语用作在固定压力比下对燃烧室所注入的能量的相对测量，并使用低热值，燃料相对于空气的比重及燃料温度进行计算，数学上的定义如下：

水分的碳氢化合物的过热要求，两者都要分别加上在燃气透平燃料输送压力时的露点（水分和碳氢化合物）。两个值，过热加露点，其中较高的一个值将确定最低气体燃料温度以满足过热要求。在某些情况下，碳氢化合物露点可能很低以致要采用符合水分过热的要求，反之亦然。少数情况下气体可能在温度超过75℉的潮湿条件下被输送。在这种情况，额外的过热将导致最终气体温度超过启动条件下允许的最高温度。

二、燃料的参数要求

1.碳氢化合物露点

碳氢化合物露点是气体在给定的压力下温度下降到形成第一颗碳氢化合物液滴时的那一点，与水分露点相似。碳氢化合物露点对少量的重碳氢化合物（C6+）很敏感，取样时气体样本被污染也会是一个问题。采用C6+分析法确定露点可能会比实际的低30℉到40℉或更多。不含重碳氢化合物的燃料，如液化天然气除外。

2.水分露点

气体燃料水分露点取决于含水浓度和气体燃料压力。当用单位lbs/mmscft（每百万标准立方英尺磅）表示时，得出的露点与气体燃料组成（除了水分）无关。尤其是很多管线收费表将水分最高含量限制在7lbs/mmscft，而实际值大大低于此限。然而，这是最大允许值，它确定了过热的设计要求。

3.可燃性比

含氢气和/或一氧化碳的燃料气体将有一个富-贫可燃性比的限制值，它们的这个限制值要大大高于天然气的。特别是含有体积大于5%氢气的气体正在这个限度范围内，它们需要另外一种启动燃料。通用公司将评估气体、分析以确定对启动燃料的要求。含大量惰性气体，如氮气或二氧化碳的燃料气体将有一个富-贫可燃性比的限制值，它们的这个限制要小于天然气。在ISO条件下（14.696psia，59℉）以体积计如果可燃比小于2.2：1则在燃气轮机整个运行范围内保持稳定燃烧会碰到问题。

4.气体燃料的供给压力

气体燃料的供给压力要求取决于燃气轮机的型号和燃烧系统的设计方案、燃料气体的分析数值和机组现场的具体条件。确定供气压力的主要因素是能够保证燃料喷嘴前后的压降，此压降应能确保最大的燃料供应量。

三、结论

GE公司出品的燃气轮机所燃烧的气态燃料范围广泛这些气体由于既有起化学反应的组分也有不起化学反应的组分，其性质范围广泛。设计的技术要求规定了必须遵守的工作说明，这样可以有效的、无故障的方式燃烧这些燃料，同时又保护了燃气轮机和辅助硬件。

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