Нестабильные условия сгорания и подачи топливного газа могут приводить к перерасходу топлива на газовых электростанциях, увеличению выбросов CO и снижению производительности турбин. Технологический газоанализатор предоставляет операторам непрерывные данные для более эффективного управления процессом сгорания.
A анализатор технологических газов непрерывно измеряет газы, такие как O₂2, СО, СО2, и Ч4 на газовых электростанциях. Эти данные помогают операторам контролировать состояние топлива и процесса сгорания, оценивать избыток воздуха, выявлять неполное сгорание и улучшать управление технологическим процессом.
Однако на газовой электростанции анализ газа может быть полезен не только в одном месте. Топливопровод показывает операторам, что попадает в систему сгорания, а выхлопные газы — что происходит после сгорания.
Какие газы должен измерять газоанализатор на газовой электростанции?
Выбор оптимальной комбинации газов зависит от цели мониторинга, конструкции газовой турбины или котла, состава топлива и требуемого диапазона измерений. Для мониторинга процесса сгорания используется O₂.2 и CO часто являются наиболее полезными отправными точками. CO2 и СН4 Может предоставить дополнительную информацию, если это потребуется для приложения.
| Газ | Что это сообщает операторам? | Типичное назначение |
|---|---|---|
| О₂ | Остаточный кислород после сгорания | Контроль избытка воздуха и сгорания |
| CO | Неполное сгорание | Производительность сгорания |
| CO₂ | Уровень продуктов сгорания | Оценка процесса сгорания и мониторинг выбросов углерода. |
| CH₄ | Концентрация метана | Контроль качества топлива или контроля несгоревшего топлива. |
| NOx | Выбросы оксидов азота | Контроль выбросов и соблюдение норм |
Для предприятий, подпадающих под действие части 75 правил Агентства по охране окружающей среды США (US EPA), требования к непрерывному мониторингу и отчетности включают в себя мониторинг CO₂.2, NOx и SO2 для соответствующих источников. Однако анализатор технологических газов, используемый для оптимизации процесса сгорания, не обязательно имеет ту же конфигурацию, что и стандартная система непрерывного мониторинга выбросов (CEMS). Покупателям следует сначала определить цель измерения.
Какой тип технологического газоанализатора следует использовать для мониторинга: топливный газ или дымовые газы?
Универсального ответа нет. Анализ топливного газа и анализ дымовых газов решают разные задачи. Анализ топливного газа фокусируется на исходном сырье. Изменения содержания метана, инертных газов или других компонентов топлива могут влиять на характеристики топлива и поведение при сгорании. Этот подход особенно полезен, когда предприятие получает газ из разных источников или работает с переменным составом топлива.
Анализ дымовых газов фокусируется на результатах сгорания.2, СО, СО2Анализ выбросов NOx может помочь операторам оценить эффективность сгорания и уровень выбросов. Например, неожиданное изменение концентрации O₂ в выхлопных газах может помочь оценить эффективность сгорания и выбросы.2 Наличие CO может указывать на изменение соотношения воздуха и топлива, режима работы горелки, нагрузки или других условий эксплуатации.
| Место мониторинга | Главный вопрос | Типичные параметры |
|---|---|---|
| Топливно-газовая магистраль | Что поступает в турбину? | CH4, CO2другие компоненты топлива |
| Зона сгорания / Технологический газ | Как развивается процесс горения? | O2, CO |
| Выхлоп газовой турбины | Каков результат сгорания? | O2, СО, СО2, NOx |
| Стек | Что именно излучается? | NOx, CO, CO2,2, SO2 где применимо |
Если основной проблемой является качество топлива, необходимо контролировать газопровод для определения состава топлива, поступающего в систему сгорания. Для оптимизации процесса сгорания анализ дымовых газов позволяет получить представление о его результатах, в то время как для контроля со стороны регулирующих органов может потребоваться специализированная система непрерывного мониторинга выбросов (CEMS), настроенная в соответствии с применимыми стандартами выбросов и требованиями к контролю качества.
Для некоторых растений использование обеих точек измерения может дать наиболее полную картину:
Состав топлива → Сгорание → Выхлопные газы → Выбросы
После определения цели мониторинга возникает более технический вопрос: какая технология газоанализаторов лучше всего подходит для каждого газа и условий эксплуатации?
Какие технологии газоанализаторов подходят для газовых электростанций?
Выбор технологии следует осуществлять после определения области применения. Ключевыми факторами являются целевой газ, диапазон концентраций, условия отбора проб, требуемое время отклика, риски помех, требования к техническому обслуживанию, а также то, поддерживает ли измерение управление технологическим процессом или соответствие нормативным требованиям.
| Технология | Удовлетворяющий требованиям Теплообменник | Главное преимущество |
|---|---|---|
| NDIR | CO, CO₂, CH₄ | Практическое непрерывное измерение нескольких газов. |
| электрохимический | О₂ | Компактный и экономичный |
| парамагнитный | О₂ | Стабильное непрерывное измерение O₂ |
| ТДЛАС | Избранные газы | Высокая избирательность и быстрая реакция |
| ИК-Фурье | Множество газов | Широкий многокомпонентный анализ |
Практическая последовательность выбора выглядит следующим образом:
Целевой газ → Диапазон концентраций → Состояние образца → Требуемое время отклика → Помехи → Цель измерения → Применимый стандарт
Это позволяет избежать распространенной ошибки при покупке: выбора анализатора, основанного на кажущейся передовой технологии, а не на его соответствии реальному технологическому процессу. Например, для предприятия, которому необходимы стабильные значения CO₂ и CO₂.2, и Ч4 Для мониторинга может не потребоваться система ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), поскольку FTIR позволяет измерять больше газов. И наоборот, в сложных приложениях с большим количеством целевых компонентов дополнительные возможности могут быть оправданы.
Каким образом анализатор технологических газов может использоваться в различных областях применения на газовых электростанциях?
Технологический газоанализатор может использоваться для анализа газов в нескольких точках газовой электростанции. Требуемые газы и диапазон измерений должны меняться в зависимости от области применения.
| Области применения | Основная цель мониторинга | Типичные газы |
|---|---|---|
| Газовая турбина комбинированного цикла | Производительность сгорания | O2, СО, СО2 |
| Газовая турбина простого цикла | Быстрые изменения в операционной деятельности | O2, CO |
| Газовый котел | Контроль избытка воздуха и сгорания | O2, СО, СО2 |
| ТЭЦ | Экономия топлива и тепловая эффективность | O2, CO, CO2, СН4 |
| Система подачи топливного газа | Состав топлива | CH4, CO2другие компоненты |
| Выхлопная труба / дымовая труба | Мониторинг выбросов | O2, СО, СО2оксиды азота и другие |
Электростанции комбинированного цикла
В парогазовой установке газовая турбина соединена с парогенератором с рекуперацией тепла (HRSG). Поэтому анализ газов может помочь в исследованиях, связывающих эффективность сгорания в турбине с условиями рекуперации тепла на выходе.
Если измерение используется для соблюдения нормативных требований, проект должен соответствовать применимым требованиям CEMS, а не рассматривать анализатор процесса как инструмент для проверки соответствия. Действующая структура EPA отдельно определяет технические характеристики и процедуры контроля качества для систем CEMS, обеспечивающих соответствие требованиям.
Газовые турбины простого цикла
Турбины простого цикла часто подвергаются быстрым изменениям в режиме работы, поскольку они могут обслуживать пиковые или гибкие потребности в генерации. В таких условиях быстрое и стабильное измерение параметров газа может помочь инженерам наблюдать за изменениями технологического процесса при изменении нагрузок и условий эксплуатации. Основное внимание уделяется не столько увеличению количества газовых каналов, сколько получению надежных данных в нужное время.
Газовые котлы
Для котлов анализ технологических газов может использоваться для настройки процесса сгорания и тестирования производительности. Газоанализатор может предоставлять непрерывные данные, которые инженеры сравнивают с расходом топлива, расходом воздуха, нагрузкой котла и другими рабочими параметрами. Это делает анализ газов полезным на этапах ввода в эксплуатацию, оптимизации и устранения неполадок, а не только во время плановых проверок.
ТЭЦ
В теплоэлектростанциях комбинированного производства необходимо сбалансировать электрическую и тепловую выработку. По мере изменения условий эксплуатации анализ газов может предоставить дополнительный источник данных для оценки процесса сгорания и общего использования топлива.
Поэтому для когенерационных установок конфигурация газоанализатора должна отражать фактические технологические цели предприятия, а не просто копировать конфигурацию газовой турбины.
Почему ESEGAS является практичным выбором для анализа газов на газовых электростанциях?
Выбор технологического газоанализатора — это не просто выбор датчика. На электростанции анализатор должен соответствовать составу газа, диапазону концентраций, условиям отбора проб, требованиям к времени отклика и предполагаемому применению.
Именно здесь ESEGAS применяет прикладной подход. Ее платформа для анализа технологических газов сочетает в себе технологии NDIR, TCD и электрохимические технологии для измерения газов, включая CO и CO₂.2, СН4, H2и O2.
Компания ESEGAS может разработать system для систем мониторинга процессов и систем непрерывного мониторинга и контроля качества, однако эти два требования должны оставаться четко разделенными.
Анализатор технологических газов может использоваться для оптимизации процесса сгорания, диагностики оборудования, управления технологическим процессом или тестирования производительности. Система непрерывного мониторинга выбросов (CEMS), с другой стороны, должна соответствовать применимым стандартам мониторинга и требованиям к качеству. Поэтому компания ESEGAS может начать с определения цели измерения, поставленной заказчиком, и определить, требуется ли для проекта анализатор технологических газов, система мониторинга выбросов или их комбинация.
Заключение
Технологический газоанализатор обеспечивает газовым электростанциям непрерывный обзор состояния топлива и процесса сгорания. Однако его эффективность зависит от выбора правильной технологии, диапазона измерений, схемы отбора проб и архитектуры системы. Для мониторинга технологических процессов, оптимизации сгорания, тестирования производительности или измерения параметров газа в конкретных условиях наилучшим решением является не обязательно самый сложный газоанализатор. Это тот, который предоставляет необходимые данные в нужном диапазоне и в нужных условиях эксплуатации.
Ищете анализатор технологических газов для газовой электростанции? Обратитесь в компанию ESEGAS, чтобы обсудить целевые газы, диапазоны измерений, условия отбора проб и необходимую конфигурацию системы.
