GB T13674 1992轻型燃气轮机燃料使用规范

 

中华人民共和国国家标准

轻型燃气轮机燃料使用规范

Applied specification of fuels for light weight gas turbine

GB/T 13674—92

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1  主题内容与适用范围

    本标准规定了轻型燃气轮机气体燃料和液体燃料的选用原则和基本要求，并提供了一般说明；明确了这些燃料在储运和使用中相应的技术处理和必要的安全考虑。本标准是轻型燃气轮机采购所必需的技术资料之一．

    本标准适用于工业、舰船和电站所用的轻型燃气轮机。

2引用标准

GBJ 16建筑设计防火规范

GBJ 58爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范

GBJ 74石油库设计规范

HBm 74轻型燃气轮机名词术语

3气体燃料

3.1  对气体燃料的原则要求

    燃料必须在燃气轮机燃料系统的进口处完全气化。液态或固态杂质都能危及燃气轮机的正常工作，应采用消除液态和固态杂质的装置，并采用诸如加热器之类的特殊设备以确保燃料完全气化。如有杂质，必须将其控制在燃气轮机制造厂规定的范围内。供气单位应提供表1所列的各项要求。

表1对气体燃料的要求

 

 

续表1

序    号	项    目	要    求
4	净热值   范围   变化率	报告 报告
5	密度	报告（如果全部组分给出，可以计算）
．    6	着火极限（上极限和下极限之比）	报告（包括使用的测定方法和气体燃料的压   力和温度）
7	杂质   不饱和碳氢化合物   萘   液态碳氢化合物和气体燃料的水合物     水     固态杂质     总的硫含量       硫化物     硫化氢(H2S)     硫醇( RSH)     硫化碳酰(COS)  氯的氧化物(NOx)   氨(NH3)   碱金属(K，Na)	报告 报告 最高凝结温度应比燃料系统的最低温度低 一个安全温度范围（一般为25～30C） 最高凝结温度应比燃料系统的最低温度低 30 C) 报告固态杂质的总含量和固态颗粒尺寸范 围 必须按照当地实施的环保条例作出．规定。为 了防止对回热装置的腐蚀，需要附加控制措 施   报告 报告 报告 报告 报告 报告

 

3.2对气体燃料的专项要求

3.2.1气体燃料的组分

  供气单位应当提供完整的气体燃料组分的定量分析资料。其中应包括可燃成分、惰性成分和杂质。

典型的气体燃料见附录B（参考件）。

3.2.2供气压力和温度

    燃气轮机用户应把气体燃料的压力和温度（包括压力和温度的变化幅值和脉动周期）通知燃气轮机制造厂，若这些变动值不能被接受时，制造厂应向用户提出可以接受的极限值。

3.2.3热值及其变化范围

  供气单位必须给定气体燃料的净热值，或提供完整的燃料组分的定量分析资料，以便用计算的方法得到，净热值的计算方法见附录B（参考件）。

    用户应将气体燃料热值偏离平均值的最大变化范围通知燃气轮机制造厂，因为热值的变化会影响气体燃料系统的设计。如果这些变化范围不能被接受时，燃气轮机制造厂要向用户提出可以接受的热值

变化范围。

    对于热值较低的燃料(低于10 000kJ/m3)，可以采用掺混热值高的气体燃料来提高其热值，以满足使用要求。

3.2.4着火极限

    气体燃料的着火极限（上极限和下极限之比）应当符合燃气轮机制造厂的最低要求，否则燃气轮机在某些工况下是不能运行的。在极端情况，使用超出着火极限的气体燃料时，将不可能使燃气轮机点火成功。

3.2.5杂质

    气体燃料中的杂质是指会使燃料系统、燃烧室、涡轮及捧气系统积垢、堵塞、磨损和腐蚀，从而使燃气轮机工作中断，或使燃气轮机性能降低或使系统维护工作置增大的物质．在气体燃料中可能出现的杂质是：

    a．  固体；砂粒、尘土、铁锈、硫化铁、碳黑、焦炭、焦油和气体燃料的水合物等；

    b．  液体：液态的碳氢化合物、水、盐水、洗涤剂和润滑油等I

    c．  气体：萘、硫化氢、硫的氧化物、氮的氧化物和氨等。

    这些杂质的性质和典型含量标准见附录B（参考件）。非燃料引入的杂质参见附录c（参考件）。

3.2.6腐蚀剂

    气体燃料中的某些物质会对燃料系统、燃气轮机的燃气通道和排气系统的材料具有腐蚀作用。适当选择涡轮叶片的材料，可以使热腐蚀减到最小，使气体燃料的温度高到足以保持干状态，以及采用耐腐蚀的燃料系统，可以使室温时的冷腐蚀减到最小。具有腐蚀性的杂质见附录B（参考件）。

3.2.7气体燃料的特殊要求

    燃气轮机及其辅助设备对气体燃料的特殊要求，应由燃气轮机制造厂确定。

3.3气体燃料的处理

    供燃气轮机使用的气体燃料（尤其是天然气），通常都已经过处理，以除去气体燃料中的凝结物、水和固体杂质。根据气体燃料的供应质量，燃料的处理也可以在燃气轮机现场进行。通常用过滤器滤掉初始净化装置后面的残留固体杂质。

    必须除去气体燃料中的液态碳氢化合物，以保证燃气轮机的安全运行．

    必须除去气体燃料中的水分，以防在低温下（例如压力降低的瞬间）结冰或生成固态的气体燃料水合物。

    必要时，可采用逆吸收过程来净化含有硫化氢的气体燃料。采用洗涤法清除掉气体燃料中的焦油和碳黑。

3.4气体燃料的试验方法

    气体燃料的取样方法和气体燃料的组分、热值、密度、水蒸气含量、总硫含量、硫化氢含量以及固体杂质含量的试验方法，由供需双方协商确定。

4液体燃料

  对液体燃料的原则要求

4．1  液体燃料必须是没有无机酸的均匀石油烃类燃料．

4．2  液体燃料在正常储存中必须保持均匀状态，即不因重力而产生分层现象。

4．3  供油单位应提供表2所列的对液体燃料的要求．

 

表2对液体燃料的要求

序    号	项    目	要    求
1	密度	报告
2	90%馏出温度	报告
3	净热值	报告 也可用计算的方法
4	碳氢比
5	闪点	报告
6	运动粘度	报告
7	倾点	报告
8	残炭	报告
9	杂质   灰分  ．   水分   机械杂质   硫含量   痕量金属	报告 报告 报告杂质总含量 必须按照当地已实施的环保条例作出规定 商定

 

4.1.4为了满足特殊运行要求，对液体燃料性能指标所作的修改，由供需双方协商确定。

4.2轻型燃气轮机常用的液体燃料

    轻型燃气轮机常用的液体燃料共有四类：

    a．  石脑油、凝析油、宽馏分喷气燃料等低闪点型烃类燃料；

    b．  煤油型烃类燃料；

    c．  柴油型烃类燃料；

    d．  低灰分、低残炭重馏分型燃料。

4.3对液体燃料的专项要求

4.3.1液体燃料的性质

    液体燃料的性质决定了燃气轮机和燃料系统的设计，因此，使用的燃料应符合国家标准所规定的质量指标。如对燃料有特殊要求，则应由供需双方商定。

  燃料性质对燃气轮机冒烟的影响参见附录D（参考件）。

4-3.2杂质

    燃气轮机对燃料中的杂质极为敏感，为保证燃气轮机正常运行，就应严格控制杂质含量。液体燃料中的常见杂质有。

    a．  水

    液体燃料中的水是以两种形式存在的，即溶解水和游离水。溶解水能转变成游离水，游离水同油罐的腐蚀、微生物的生长、燃气轮机的功率损失以及燃烧室的熄火密切相关。

    b．  固体颗粒杂质

    液体燃料中的悬浮污物和固体颗粒物质能引起燃料系统元件的磨损和堵塞。净化设备和燃气轮机的维护费用会因这些杂质含量的增高而增加。

    c．  微生物

    在液体燃料的储存期间，微生物（细菌和真菌）的生长也是一种杂质的来源。微生物总是存在的，如果条件对它们的生长有利，就能生成一种粘性沉淀物积聚在一起，容易堵塞燃气轮机的燃料系统。另外还有一种能使硫酸盐还原的细菌，能在燃油中产生具有腐蚀性的硫化物．

    d．  钒

    钒可形成低熔点化合物，如五氧化二钒（在690'C时熔化）对高温合金制造的涡轮叶片具有强烈腐蚀作用。因此，一般规定在液体燃料中钒的含量不应超过2ppm。根据燃气轮机的类型和运行负荷，还可以规定更严格的限制量，例如o．5ppm。

    若往燃料内加入足够的镁（一般镁对钒重量比在3.0---3.5之间），它同钒可结合成熔点较高的化合物，这样可以把对叶片的腐蚀率降到可接受的程度。

    e．  钾和钠

    钾和钠可与钒结合成低熔点共熔物（熔点为565℃）。同燃料中的硫相结合又可生成熔点在燃气轮机工作范围内的硫酸盐，这些共熔物会引起严重的腐蚀。

    f．  钙

    虽然钙没有腐蚀作用，而且对钒的腐蚀还起到抑制作用．但是，钙会产生一种粘结状沉积物，质地较硬。这种沉积物在燃气轮机停车时不能自行脱落，用水冲洗也不易去掉，其结果会造成燃气轮机性能的下降。

    g．  铅

    铅具有腐蚀作用。燃料中的铅主要来自加工处理和运输过程中的污染。

    h．  氯

    燃料中含有少量的氯化物。它在沉积时生成氯化氢或氯气，这种化合物或元素会加速燃气轮机中奥氏体材料的腐蚀。

    i．  硫

    在一般情况下，硫能生成二氧化硫、三氧化硫，它们可与燃料灰分中的钠和钾的化合物结合成硫酸盐，其熔点在燃气轮机工作范围之内，因此这些化合物会引起涡轮叶片的严重腐蚀。

    非燃料引入的杂质参见附录C（参考件）。

4.3.3液体燃料的储存及运输

    大多数馏分油从炼油厂到燃气轮机使用现场的输送过程中，要经过许多管道，进出许多接口和油罐，容易混入一些杂质。由于燃气轮机对固体颗粒、水和燃料中的金属杂质极为敏感，而且处于较高压力和温度下工作的燃气轮机更容易受腐蚀和磨损，因此燃气轮机应使用清洁的燃料。燃料的污染是值得考虑的问题。

    液体燃料的储运可参见附录A（补充件）。

4.4液体燃料的试验方法

    液体燃料性质和杂质含量的测定，应按现行国家标准规定的方法进行。

  附录A

液体燃料的储运

  （补充件）

A1液体燃料的接收、处理和储运的方法

    液体燃料的接收、处理和储运的实用方法应符合有关规定。

A1.1燃油储运系统的一般说明

    轻质馏分燃油的储运系统是由油罐前置油滤、储油罐、燃油泵、主油滤和置于燃气轮机燃油系统进口的终端油滤组成（见图A1）。    ：

    重质馏分燃油和含有大量杂质的燃油，需要附加必要的处理设备(见图A2)。

图A1  轻质馏分燃油储运系统框图

图A2重质馏分燃油储运系统框图

A1.2储油罐的设计和维护

    储油罐是燃油储运系统中的一个十分重要的、但常常被忽视的部分．如果储油罐设计得合理而且维护得当，它就能有效地成为保持燃油清洁的辅助手段。

    油罐制成后，其内壁应进行吹砂处理，清除附在壁面上的氧化皮。应彻底地将所有的吹砂材料从罐壁上清理干净，并立即用油擦拭以防止生锈．为保证燃油的长期储存，油罐内同燃油接触的部位不应该有铜、锌和钒的合金a为减少油罐内壁氧化皮的影响和减少与燃油相接触的裸露金属表面，可在其内壁涂环氧树脂涂料。

    油罐的进油管应该高出油罐底面o．5m以上，进油管的走向应保证油罐底部的沉淀不受扰动。在进油管上，应设有速度扩散管，以便使燃油入口处的引射作用减到最小。

    油罐的燃油输出管路应装有浮动抽油装置，以便从油罐的上液面抽油。这种装置的设置能使燃油有较长的澄清时间，而且使固体颗粒杂质不容易被燃油带走，进油口扩散器和浮动抽油装置如图A3所示。在寒冷的气候条件下，由于燃油的粘度增大，使杂质沉淀速度减慢。此时，这种浮动抽油装置的功能就显得尤为重要了。当油罐经常使用或经常向油罐加油时，浮动抽油装置也是很有价值的。

 

    图A3进油口扩散器和浮动抽油装置示意图

    1--计量口；2---检查浮动抽油装置工作的缆索；3--燃油出口；4--捧水口，

    5--最高提升位置与水平面夹角(7°左右)16--底部止动装置；7--燃油

    进口；8--扩散器9--检查链；10--浮动抽油装置

    采用两个油罐交替使用的方法，当向一个油罐加油时，就使用另一油罐的油，这种方案能得到最长的澄清时间，这就大大地减少了油滤的维护工作量。油罐中未经扰动的燃油经过24—48h的澄清后，大量的水和固体杂质就沉到浮动抽油装置的下面。

    油罐应当具有带水斗的锥形（或倾斜）底面(见图A4)。这样可使同燃油接触的水分减到最少，而且有效地减少了与微生物生长有关的问题。对所有水平放置的圆柱形油罐应当在3m长度上至少倾斜5cm，使水积聚在一端，由排水泵排出（如果油罐高于地面，可采用重力排水）。可能的话，集水槽应当位于油罐最低部位，使水能完全排出。另外，还应当装有油水分离设备，其类型应当根据环境保护所要求的分离水平来确定。

    底部的积水应定期抽出，使积水保持最少。排放积水的周期应按给定装置的经验确定。

    油罐至少每两年清洗一次，油罐壁可用次氯酸盐溶液和水进行手工清洗。切勿使用肥皂水和洗涤剂清洗油罐-因为这些物质都是表面活性剂，它几乎不能洗净油罐，在使用次氯酸盐溶液时，现场要进行通风，操作者要穿防护服装．

    图A4油罐底部结构简图

1--锥形罐底I2一有排水槽的倾斜罐底；3一无排水槽的倾斜罐底

A2低闪点燃料的储运规程

    低闪点燃料的闪点通常低于环境温度，所以在储存和运输过程中的安全问题应特别注意。对使用这类燃料的专用设备的设计和使用地点也同样要考虑安全问题。

A2.1一般说明

    由于这类燃料不按公认的技术条件销售，因此供需双方有必要对燃料性质的允许范围达成协议。

    低闪点燃料通常与汽车用的汽油和煤油中的一部分组分相同。其典型的总热值和净热值分别为35.4×10ek.I/ma和33.2×106kJ/m3.

A2.2存在的问题

    使用易挥发、低闪点燃油的潜在危险是：

    a．  液态油及蒸发气体的泄漏。必须可靠地收集漏出的液态油，防止液态油和蒸发气体进入排水系统。

    b．  易挥发油的蒸气比空气重得多，漏出的气体会聚集在底层空间和管沟里，因此对这些地区应当进行通风。

    c．  失火时，油罐可能出现沸溢现象。使朔浮顶油罐和放水措施，可防止这种现象出现。

A2.3储油罐

    储存易挥发油时，为了减少燃料蒸发的损失，为了防止爆炸和火灾的发生，应当采用浮顶油罐。

    从开始加油到浮动顶浮起的一段时间里，无论对歼式的或是对有盖的浮顶油罐，其顶部空间均处于着火极限范围内。对有盖的浮顶油罐，这段时间为18～24h。对开式浮顶油罐，这段时间约为8h。在此期间，不准有外来火源。上面给出的时间均为平均值，主要取决于燃油的闪点、环境温度和风的状态。

    如果使用的是未经改进的锥顶油罐，应当备有机械呼吸阀，同时对油罐的钢顶进行适当的维护，以防止外来火源将油罐蒸气空间中．的可燃蒸气点着。不推荐使用阻火器，因为它可能被堵塞，影响呼吸阀的效应，有可能导致油罐在工作中超压破损。

    应当安排足够的时间将水排净．在油罐中的水排到公共排污管或自然水源之前，要把油从水中分离出来．

    在固定式罐顶的油罐中，当易挥发油同热的残留油混合时，应当十分小心，不能超过油罐排气孔的通气能力。

    在锥顶油罐中，进油管和回油管应低于燃油液面，避免燃油因自由下落而产生静电和加快燃油的蒸发，

    对储油罐进行清洗和维护时，应遵循有关清洗石油储罐规程中的注意事项。

    应按GBJ 74中有关储油罐设计要求，在油罐四周建立防火堤，将油罐围住。防火堤应能包住最大的储油罐容积．在所包围的区域内，从储油罐和管路到集水槽的地面应具有倾斜度。在有条件的地方，围墙外面应装有带阀门的放水装置，以排掉雨水和消防水．该阀门通常是关闭的，在排水时则打开。

A2.4管道

    无渗漏的管路系统对各种燃油，尤其是对易挥发油的安全输送是极为重要的。管路系统的设计、制造、安装和试验应符合防火安全规定．燃油管道最好是接头极少的焊接结构．接头外最好采用法兰连接，而不使用螺纹连接。公称通径小于或等于50mm的接头，允许采用焊接、法兰或螺纹连接结构。如果用管道把燃油输送到已有的设备上去，且螺纹接头又没有渗漏，那么这种接头是合适的，接头之间不需要电搭接线。当长度超过30m且有堵塞可能的管道，应当装有热安全阀。安全阀的放油管应当与油罐的回油管相接，或者用管子接到集油器上。

    应当尽量减少燃烧区内的燃油管路。只要有可能，过滤装置和控制阀门应装在远离燃烧区域的地方。凡是靠近易挥发油管路的热管道（包括蒸气和其他燃油管道等）均应绝热或隔开，以防止因燃料的渗漏而引起的火灾。

    当必须使用挠性油管连接时，可以采用带钢套的、或有活节连接形式的软管。挠性软管应是带焊接接头的双层壁结构（不能是钎焊接头）。为了确保安全，可用压力表监视环腔内的压力。

A2.5电气区域的分类

    应按GBJ 58中有关爆炸和火灾危险场所的划分来确定电气设备的选型，电气设备尽可能设置在爆炸危险较小或无爆炸危险的区域之内。无特殊要求，不宜使用移动式或便携式电气设备。

A2.6防火

    应按GBJ 16中的有关规定，认真考虑防火问题。

    a．  油罐

    按油罐的结构形式，配备相应的固定式或可移动式灭火设备，同时还应配置火焰监测和报警装置。

    b．  泵站

    泵站内应装备泡沫灭火机和移动式干性化学灭火机。

A2.7可燃气体监测

    在下列地方应设置可燃气体监测器的采样点：

    d．  燃气轮机厂房；

    b．  泵室；

    c．  室内的阀门区I

    d．  管沟．

    检测器可与操纵间的控制台相连，控制台上应装有可燃气体报警装置。

A2.8点火源

    在燃油的储存、泵送和计量的所有区域内均应禁止吸烟，不准使用敞开式电灯、明火及其他点火源．进行焊接和其他类似的热加工之前，应对工作区域内是否存在可燃气体进行监测，而且这种监测要频繁地进行，直到工作完毕为止。也可考虑用通风的办法代替可燃气体的监测。

A2.9接地

    金属油罐本身虽是导体，但其底部涂有防腐层，而且又设置在沥青和沙石基面上，影响了油罐的静电荷的泄漏，因此要设置导电接地线。接地应符合石油产品储存的导电接地要求。

A2. 10通风

    在下列地区应保证通风并备有通风装置：

    a．  燃气轮机现场，

    b．  泵送区域I

    c．  能聚积碳氢化合物蒸气的区域。

    通风量应使泄漏产生的可燃蒸气的浓度在着火极限以下。

A2. 11空全控制

    各种类型的油罐均应安装带高位报警器的液位仪。对于浮顶罐来说，还应考虑低位报警器，确保罐顶处于浮起状态。

  附录B

典型的气体燃料

  （参考件）

BI  气体燃料的性质

81.1气体燃料的种类

    气体燃料是可燃气体或是可燃气体同情性气体的混合气，其热值变化范围很宽。气体燃料中可燃气体成分是甲烷、其他低分子量的碳氢化合物、氢和一氧化碳。主要的惰性气体成分是氮、二氧化碳和水蒸气．

    按照热值的高低，可以把气体燃料分成三大类（高热值、中热值和低热值）。表B1列出了常用气体燃料的典型性质。

表B1  常用气体燃料的典型性质

气体燃料     项目		天然气	煤气	焦炉气	水煤气	煤的气化气”	高炉煤气
总热值(MJ/m3)		32—48	]9—26	20—24	10""18	4～6	3—3.5
相对密度（空气密度为1）		0. 58—0.72	0. 41—0. 48	0.4000. 45		0. 7—0.8	0.95—10.5
	甲烷(CH．)	75—97	20—35	28—32	1～9	2～6
	其他碳氢化合物(C．H。)	2～20	2～4	2～4	0^一8
组     分	氢(HD		40～55	50—55	40—49	12～25	l～4
容     积	一氧化碳(C0)		5～l5	5～7	34—41	15—30	25～30
百     分     比	氮(ND	1～16	4～1l	1～6	5	40—45	55—60
	二氧化碳(C0：)	O～l	2～4	2～3	5	3～lO	8～l6
	水(HzO)				一	10～30

 

 B1.2高热值气体燃料

B1.2.1天然气

    天然气是一种清洁燃烧的燃料．它含有大量的甲烷和少量其他碳氢化合物及惰性气体。大多数天然气是以“干气”出售的，其中液态碳氢化合物的含量已经减少到最小（其值约为12L/1000m。）。

    天然气可以再细分成三种：

    a．  高热值天然气，除含甲烷外，还含有大量的乙烷和丙烷；

    b．  高甲烷含量的天然气，含有88%～96%的甲烷；

    c．  惰性气体含量高的天然气，含有6%～16%的惰性气体（氮和二氧化碳）。

B1.2.2含硫天然气

    硫化氢含量高的天然气称之为含硫天然气。通过对燃料的处理，可以把硫化氢除掉。在大多数情况下，适当选择燃气轮机和燃料系统的材料，燃气轮机就可以直接燃用这类天然气。

B1.3中热值气体燃料

  这类气体是人工制造的煤气，含有较多的氢和一氧化碳．虽然其热值低于天然气，但燃烧速度却高于天然气。

  人工制造的煤气往往比天然气含有较多的杂质，因此通常需要净化处理，

  按照煤气的制造过程，可将煤气分为四类：

  a．  煤气

  它是在空气不足的条件下，通过对煤低温焦化处理制成的，其中氢和甲烷的含量较高。

  b．  焦炉煤气

    它是由煤在炼焦炉中干馏制得的，与煤气相似，是炼焦的副产品．

    c．  水煤气

    它是蒸汽通过灼热焦炭产生的，含有较多的氢和一氧化碳。

    d．  炼厂气

    它是精炼石油过程中的一种副产品，以碳氢化合物为主，还含有相当比例的氢。

B1.4低热值气体燃料

    这种气体是含有大量氮和二氧化碳的低热值煤气。为使燃气轮机能直接燃用这种气体燃料，需要专门设计燃气轮机的燃烧系统和燃料系统。否则，就应在低热值煤气中掺混其他气体燃料，以提高热值．

    由于低热值煤气的杂质含量高于天然气，因而需要净化处理。

    低热值煤气燃烧时，反应区的最高温度比其他煤气低得多，这是减少氮氧化物的良好条件，但要注意检查低卫况下的一氧化碳排放量。

    低热值煤气可分成三类。

    a．  发生炉煤气

    这类煤气是空气通过灼热焦炭床生成的，它是一种一氧化碳和氮的混合物。

    b．  高炉煤气

    它是生铁生产中的副产品，它与发生炉煤气相似，但是它含有较多的二氧化碳。

    c．  煤的气化气

    这类煤气是煤加压氧化制成的，含有一氧化碳、氢、少量的甲烷和较多的不可燃气体。制气过程中，用吹氧代替吹空气，可降低含氮量，得到中热值煤气。

B1.5气体燃料的杂质

al.5.1液态碳氢化合物

    在进入燃气轮机燃料系统的气体燃料中，如含有任何液态碳氢化合物，都会使输入的热量发生很大的变化．严重情况下，燃烧中未燃尽的液滴会在正常火焰区之外产生火焰，这将损坏燃烧室和涡轮等热端部件．在压缩机站虽然有清除液体的气液分离器，但也难以分离出微小的液滴．因此，为了防止液态燃料进入燃气轮机，应当采取进一步的除雾措施。

B1.5.2硫化氢

    含硫天然气和人造煤气中都含有硫化氢，它对燃料系统中的某些金属具有腐蚀作用。在高压和有水的情况下，其腐蚀作用尤为严重。因此，必须限制其含量。为了直接燃用硫化氢含量高的煤气，应恰当地选择燃料系统的材料。硫化氢的存在，会使排出的燃气中含有氧化硫。当使用废气回热装置时，为了防止酸性腐蚀，必须限制包括硫化氢在内的总含硫量。

B1.5.3有机硫化物

    在许多人造煤气中，除含有硫化氢之外，还存在着有机硫化物（如二硫化碳、硫化碳酰、硫茂和硫醇等）．这些硫化物对某些金属，尤其是对铜有腐蚀作用。硫醇也能导致某些胶质的生成。有机硫化物在燃烧时，能生成二氧化硫，因此，在把煤气供给用户之前就应当除掉这些硫化物。

B1.5.4气体燃料的水合物

    在压力和含水量很高而温度很低的天然气系统中，容易生成一种冰状的碳氢化合物的加成物结晶，这类沉淀物能造成燃料系统的堵塞，保持低含水量可以减少气体燃料水合物的生成。必要时，应当使用甲醇阻止结晶的生成．

B1.5.5萘

    萘是一种芳香烃碳氢化合物，存在于某些气体燃烧中。萘是一种具有高蒸汽压力的升华固态物质．含有气态萘的气体燃料在温度低的燃料系统中有可能生成固态萘的沉积物。通常在气体燃料供给用户之前，应把萘除掉．

B1.5.6焦油

    焦油是劣质碳氢化合物的黑色混合物。常温下，它们可从制造的煤气中凝析出来。为了防止燃料系统的堵塞，在制气的过程中，应把焦油除掉。

B1.5.7氨

    人造煤气中所含的氨对铜合金具有腐蚀作用，在燃烧过程中能生成氧化氮，对环境造成污染，这是应当引起重视的问题。

B1·5.8氮的氧化物

    即使少量氮的氧化物也能促使不饱和碳氢化合物生成胶质和固态沉积物，因为这两种反应物都是气态的，反应可能发生在过滤器之后，在过滤器和燃烧室之间的管道中可能产生沉淀物，这是一件相当麻烦的事情。用电处理法或吸收法可以除去氮的氧化物。

B1.5.9不饱和碳氢化合物

    以乙烯和环戊二烯为代表的不饱和碳氢化合物，能在气态时聚合，在燃料系统中可能产生胶质和沉淀物，在诸如氧化氮之类的催化剂作用下，会加速这种聚合作用。    ．

B1.5.10惰性固体颗粒

    必须除掉气体燃料中的灰尘、细砂、碳黑和铁锈等，因为它们能引起气体燃料系统的堵塞。这些物质通常在气体燃料的气源处就应除掉，但是细小的颗粒常常被气体带入输气管道，所以在燃气轮机现场必须设置过滤装置。

B1.5.11碱金属

    在气体燃料中以及在燃气轮机进口的空气中，钠盐和钾盐的含量必须很低，因为在有水的情况下，它们对燃料系统中的金属有腐蚀作用。值得注意的是，燃烧时碱金属同气体燃料中的硫反应生成碱金属硫化物，对燃气轮机的燃气通道有热腐蚀作用。’

    天然气一般不含碱金属，而人造煤气可能含有碱金属。气体燃料中碱金属含量限制值的确定原则是，使其燃烧产物中微量金属含量与燃烧液体燃料时的含量相等。

B1.5.12杂质含量的极限值

    由于气体燃料的热值变化范围很宽，因而燃气轮机中的燃料与空气比的变化范围很大，这种情况对规定气体燃料中杂质的极限含量是很复杂的。目前还没有可被采纳的工业标准。

  气体燃料中杂质极限含量的典型数据见表B2。

表B2气体燃料中杂质极限含量的典型数据

名    称	极限含量
	30ppm(质量计)在空气中沉淀速度大于6mm／s的不
固体颗粒杂质的总含量（最大）	超过1%,沉淀速度大于lOmm/s的不超过0.1%(对于污 物粒子的平均当量球径为8—11pm)
液态碳氢化合物和气体燃料的水合物	最高冷凝温度至少比燃料系统最低温度低28℃
水
硫化氯（最大含量）	0. 01g/m3
氮氯化物（最大含量）
．氨（最大含量）	0. O25g/m3
萘（最大含量）

 

仅影响燃料系统的杂质（如萘、焦油和氮氧化物），可以根据燃料中的浓度来规定。影响燃气轮机燃气通道的杂质（如碱金属、能引起磨损的固体颗粒和总的含硫量等）应根据气体燃料的热值来确定其极限含量。对于热值高的气体燃料，允许有较高的杂质含量。

    气体燃料中杂质含量的限制值应由供需双方商定。

B2气体燃料的密度和热值的计算

B2.1  密度和相对密度的计算

    根据气体燃料组分的分析结果，通过对其相对分子质量的计算，可以得到密度和相对密度值．这种计算，可作为直接测量的一种替代。

B2.1.1相对分子质量的计算

    按照如下步骤可求得燃料混合气的相对分子质量，

    燃料混合气的相对分子质量等于各组分的莫尔分数与其各组分的相对分子质量乘积的总和．

    计算燃料混合气相对分子质量的示例如下：    ．

甲烷(CHD               77.5体积百分数，%

乙烷(C,HD              16.0体积百分数，%

二氧化碳(COD           6.5体积百分数，%

                       100．O体积百分数，%

 

    (1)            （2）             （3）           （4）         （5）

    组分          体积百分数，%     摩尔分数      相对分子质量   乘积(3)X(4)

甲烷(CH4)           77.5            0.775             16.041         12.432

乙烷(C2H6)          16.0             0.160            30.067         4.811

二氧化碳(CO2)       6.5             0.065             44.010         2.861

    燃料混合气的平均相对分子质量=20.104

B2.1.2相对密度

    气体燃料的相对密度是燃料混合气的平均相对分子质量与空气相对分子质量之比。在国际标准大气条件下(ISO)，空气的相对分子质量是28.855。上述燃料混合气的相对密度为。

    相对密度==0.697

    （干空气的相对分子质量为28.966，这种燃料混合气对干空气的相对密度为0.694。）

B2.1.3密度

    气体燃料的密度是燃料混合气的平均相对分子质量与摩尔体积之比。对于大多数工程应用来说，在0℃,lOl.325kPa条件下，摩尔体积取22.412m=/kmol是足够精确了．

    燃料混合气的密度= =0.897kg/ms

    （在0℃，l01.325kPa条件下）

B2.2热值的计算

  根据气体燃料的组分可以精确地计算出热值．这种计算可作为直接测量的一种替代。

  气体燃料的热值等于各组分的质量系数与其质量热值乘积的总和。

  对于B2.1中的算例给出的燃料混合气来说，其热值按下述方法计算；

    质量系数=（摩尔分数×相对分子质量）／气体燃料平均相对分子质量

    甲烷的质量系数=12.43/20. 104=0. 618

    乙烷的质量系数=4. 81/20. 104=0. 239

B2.2.1总热值

    甲烷和乙烷的总热值分别为55 543kJ/kg和51 917kJ/kg。其燃料混合气的总热值为：

    总热值=55 543×0.618+51 917×0.239=46 733kJ/kg

B2.2.2净热值

    甲烷和乙烷的净热值分别为50 056kJ/kg和47 525kJ/kg;其燃料混合气的净热值为：

净热值=50 056×0.618+47 525×0.239=42293KJ/Kg

 

 

  附录C

非燃料引人的杂质

    （参考件）

    除燃料中含有的杂质外，一些微量金属杂质还可能随进入燃气轮机的空气和喷入的水（或蒸汽）而进入燃气轮机，这将会造成类似于燃料杂质所引起的腐蚀。

    混在空气中的杂质可能有海盐悬浮颗粒、飞灰、尘土、砂粒、化肥和工业排出物等。

    为控制氮的氧化物生成而喷入的水（或蒸汽），如果不经过适当的处理，可能会含有碱或其他微量金属。

C2建议的极限值

C2.1  进入燃气轮机的空气中和喷入的水中，杂质含量的极限值建议如下：

    空气中，钠和钾的含量不大予0．002～O. 02ppm（质量计）；

    水（或蒸汽）中，钠和钾的含量不大于0.025—1.0ppm（质量计）。

C2.2为了达到上述要求，进气需要经过除雾和过滤．为了改善喷入的水质，需要对水（或蒸汽）进行净化处理或对系统进行改进。

C2.3按照经济观点，最好选用质量高的燃料，以此抵偿随空气和水混入的杂质。

C2.4进入燃气轮机的空气和水（或蒸汽）的品质同燃料的品质之间的最终控制关系为：

×水（或蒸气）中的杂质十燃料的杂质）

≤燃气轮机制造厂规定的杂质含量极限值

 

 

DI概述

    附录D

燃气轮机中烟的生成

    （参考件）

    本附录仅涉及燃气轮机排出的粒子，不考虑气态排出物。

    燃料燃烧时生成烟粒的确切机理目前还不完全清楚，但普遍认为烟粒是高温富油区内燃料氧化和（或）热分解的产物，这是一个不平衡过程。生成的烟粒在高温富氧火焰中被烧掉，因此烟粒的净生成率将取决于燃烧室反应区的状态及随后的燃尽情况。当燃料空气比高于某一数值时，冒烟随压力和火焰温度的增高而急剧增加。另一方面，增大燃烧室内的紊流度也可以减少冒烟。燃料的类别、状况以及喷射的方式，对冒烟也有影响。链烷烃往往在燃烧时近于无烟，芳香烃燃料大多易于冒烟。某些燃料添加剂对抑制冒烟是很有效的．

D2燃烧室的设计

    燃烧室的设计对冒烟有较大的影响。采用低发烟燃烧室是控制燃气轮机冒烟的有效方法。降低燃烧室冒烟的主要有效方法有：

    a．  使用空气雾化燃料喷嘴；

    b．  燃烧室的主燃区采用贫油设计； 

    c．  采用燃料添加剂。

D3燃气轮机负荷

    降低燃气轮机负荷有助于控制冒烟。但是，负荷大幅度下降会降低经济性，因此只能作为临时性的或应急性的控制手段。

D4燃料性质

    燃料性质对冒烟有一定的影响，影响冒烟的燃料性质有：

    a．  馏分

    高沸点燃料要比挥发性燃料生成较多的烟，尤其是在燃气轮机起动时更是如此。所以．许多燃用重馏分燃料的燃气轮机在起动和停车时换用轻馏分燃料。

    b．  芳香烃或萘的总含量

    冒烟随芳香烃含量的增大而增加。通常高分子量的芳香烃或萘比低分子量的芳香烃影响大。

    c．  碳氢比

    碳氢比高的燃料往往会生成较多的烟。

    d．  残炭

    残炭量高的燃料往往生成较多的烟。不过，其影响的大小与燃气轮机的设计有关。

    e．  粘度

    高粘度的燃料要比低粘度的燃料容易生成烟。为了把燃料的粘度降到能够满足喷嘴雾化特性的要求，可以采取对燃料加热的措施。

 

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