Повышение эффективности газовой турбины путем непрерывного мониторинга состава топлива

Автоматический мониторинг и контроль состава компонентов газовоздушной смеси в газовой турбине приобретает все большее значение для энергетической отрасли. Массовый расход газоообразного топлива успешно регулируется, однако очень сложно установить точное соотношение компонентов смеси без быстрого и непрерывного  измерения состава газа и индекса Воббе. Снижение выбросов является еще одним бесспорным требованием, которое может быть выполнено только посредством оптимизации процессов горения в режиме реального времени, для минимизации выбросов СО и NOx.

Использование нетрадиционных источников газа, таких как сланцевый газ и биогаз, требует непрерывного мониторинга  состояния турбины. Это позволяет  адаптироваться к значительным изменениям состава топлива и сделать процесс более гибким. Режим предварительного смешивания компонентов процесса горения позволяет снизить температуру пламени и, следовательно, загрязнение от выбросов NOx, как следствие точного и быстрого определения состава компонентов  газовой смеси.

Для газовых турбин использующих компрессора высокого давления, особо важно правильно установить требуемое давление, температуру и расход топлива, с тем чтобы достичь максимальной эффективности и низких уровней NOx, за счет контроля температуры пламени и стабильности сгорания.

Современные газовые турбины позволяют постоянную эксплуатацию с широким диапазоном индекса Воббе топлива до 21 МДж/м3, посредством измерения состава топлива и автоматической адаптации параметров управления по его фактическим значениям. Эта передовая концепция позволяет достичь максимально возможной эффективности и минимизировать выбросы для широкого спектра состава газа.

Традиционно, для измерения состава газа и теплотворной способности газообразного топлива использовали газовую хроматографию. Однако скорость реагирования, которая достижима с помощью газовой хроматографии, недостаточна для эффективного автоматического мониторинга данного процесса. Большинство современных газовых турбин способны выдерживать изменения индекса Воббе только в пределах ± 5%, при том что этому параметру характерны значительные и быстрые колебания при смешении компонентов топлива. Именно поэтому, газовая хроматография не способна предотвратить потенциально возможное повреждение турбины или нарушение процесса в результате изменения динамики горения, вызванного быстрыми изменениями индекса Воббе.

«Модкон» нашла решение данной проблемы с помощью спектрофотометрии, которая обеспечивает точный анализ состава газа в реальном времени с ежесекундной скоростью обновления результатов. Эта технология имеет те же возможности анализа, что и хроматография, но не требует газа-носителя и постоянного обслуживания.

Анализатор модели MOD-1022 – это поточный анализатор  углеводородных составляющих природного газа в режиме реального времени, основанный на технологии настраиваемой спектрофотометрии. Система откалибрована для мониторинга состава газа и анализа его теплотворной способности, а также оптимизирована для анализа газообразного состава, содержащего газообразные примеси насыщенных алкалиновых углеводородов (C1-C6), которые, как правило, содержатся в трубопроводах природного и сжиженного газа.

Теплотворная способность (CV) и индекс Wobbe (WI) рассчитываются в соответствии с требованиями ISO 6976: 1995, что позволяет  установить точный состав компонентов смеси при помощи систем автоматического мониторинга и обеспечить непрерывное управления процессами  горения, существенно снижая  при этом содержание CO и NOx.

Дополнительные показатели качества газа могут быть предоставлены опционно, включают следующее:

— концентрация содержания сероводорода (H2S) в природном газе

— точка росы углеводорода (HDP) — температура, при которой конденсируются сложные углеводороды

— водяная точка росы (WDP) — температура конденсации воды

Компания Модкон берет на себя полную ответственность и поставляет комплексную интегрированную систему оптимизации турбин — от базового инжиниринга до производства, тестирования, конфигурации,  установки и ввода в эксплуатацию.