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燃气内燃发电机组由于其燃料适应性好,发电效率高,机组运行方式灵活等特点,广泛应用于天然气发电,生物沼气发电,垃圾填埋气发电,瓦斯发电,石油伴生气发电,生物质热解气发电,冶金尾气发电等领域。
1、颗粒物
粉尘等固体颗粒物对燃气内燃发电机组的影响,主要在于造成过滤器堵塞、进气量不足和压力降低等。在发动机气缸内部会造成缸壁和活塞磨损,同时也会污染润滑油,进而造成其他部件如滑动轴承的磨损,影响机组的正常运行。
发动机燃气进气阀组自带的过滤器仅用于保护系统不受颗粒物损坏,不能作为工作负荷过滤器。用户应在燃气管路设置工作负荷过滤器,且过滤器在颗粒直径大于3μm时,非常低分离率必须达到99.99%或以上。
2、硫
燃气内燃发电机组对于燃气含硫量的具体要求跟机组型号以及燃气甲烷浓度等都有关系,一般来说进入发动机的燃气中含硫总量应低于mg/Nm3。此外,带预燃室的机型通常有额外的要求。如果有带催化剂的尾气处理设备,还需考虑催化剂对硫含量的要求。
在热电联供系统中,发动机尾气常通过烟气热水换热器进行热交换以回收尾气余热。如果烟气温度降到硫氧化物(SOx)的酸露点以下,则会对换热器产生腐蚀。图1为硫氧化物的浓度与酸露点的曲线。
3、挥发性有机硅化合物
在生物沼气、垃圾填埋气中常常出现有机硅化合物,并且以硅氧烷分解物的形式存在,其特性是可燃、易挥发。这种物质在发动机中燃烧后会产生氧化硅,久而久之会形成沉积物覆盖在发动机气缸盖表面,这会增加发动机的维护工作。如果发电系统配置了催化氧化剂尾气处理装置,此类杂质还会使催化剂失效。
由于挥发性可氧化硅化合物的波动性,分析其在燃气中的含量较为困难。因此,我们可以对机油进行分析,根据发电机组制造商所提供的检测要求和计算公式,通过在一定运行小时内进行两次机油检测,对机油中硅总量进行分析计算特征值,以确定是否满足机组正常运行的要求。
4、焦油
在冷却至低于露点的情况下,如果在燃气或者混合气中析出固态、液态或者高黏度产物形式的碳氢化合物,则将这类冷凝或者升华产物称为焦油。由于不同的运行温度和热化学反应过程,生物质热解和气化过程中会产生成百上千种不同类别的焦油。通常,此类碳氢化合物在低温遇冷时凝结成液态,会堵塞进气系统、涡轮增压器叶片和中冷器等。
很难用简单的冷凝方法完全去除焦油,因此对于含有焦油的燃气,需要在燃气进气阀组管路上安装加热装置,同时避免温度较低的助燃空气与含有此类碳氢化合物的燃气混合。对生物质热解气进行预处理后,对其中焦油的露点进行分析是一个行之有效的方法。燃气中焦油露点一般应低于燃气露点5°C以上,这样才能避免焦油进入燃气接触的部件内。
通过预处理方式去除或减少燃气中的杂质非常重要,且需按照燃气内燃发电机组制造商的技术要求和建议来进行,同时也需要考虑预处理方式的有效性、经济性,使整个发电系统实现非常好的运行效果和经济效益。