Газотурбинное решение позволило китайской электростанции сократить выбросы NOx

Правительства во всем мире принимают меры по сокращению выбросов оксидов азота (NOx) не только на транспорте, но и на газовых турбинах, при этом операторам приходится инвестировать в оборудование, чтобы соответствовать все более строгим стандартам.

Чтобы гарантировать, что электростанция комбинированного цикла мощностью 500 МВт в Тунчжоу в Китае будет соответствовать новому законодательству, компания Sulzer разработала индивидуальную систему автоматической настройки сгорания (CATS), пишет Lucas How.

Передовое решение с замкнутым контуром позволило избежать больших капитальных затрат и длительных сроков выполнения работ по денитрации дымовых газов и модернизации горелок – и все это при обеспечении эффективности газовой турбины за счет балансировки ключевых параметров в эксплуатации.

В 2021 году провинция Цзянсу в Китае объявила о своем «Стандарте выбросов загрязняющих веществ в воздух для стационарных газовых турбин», который предусматривал, что к марту 2023 года все газовые турбины в этом районе должны будут достичь предельного уровня выбросов NOx 30 мг/м3 (стандартное состояние, на сухую основу). , 15% О2).

Это поставило перед электростанцией в Тунчжоу сложную задачу. Было обнаружено, что газовая турбина завода Siemens V94.2 выбрасывает от 35 до 45 мг/м3 NOx при нормальной работе. Было ясно, что для соответствия новому стандарту выбросов турбина требует модернизации.

Ознакомьтесь с другим контентом Sulzer здесь

Операторы завода обратились к Sulzer, глобальному независимому поставщику услуг для вращающегося оборудования с непревзойденным наследием.

Благодаря всемирной сети специализированных сервисных центров компания Sulzer обеспечивает ремонт и модернизацию мирового класса для всех типов турбомашин. Благодаря неустанному подходу к инновациям компания Sulzer предлагает ведущие на рынке решения, отвечающие современным эксплуатационным требованиям газовых турбин. Следовательно, компания стала естественным выбором для партнерства в поиске наилучшего подхода к сокращению выбросов.

Первым вариантом, рассмотренным компанией Sulzer, была денитрация дымовых газов. Подобно дизельным автомобилям, использующим AdBlue, в газовый поток будет вводиться раствор мочевины для проведения селективного каталитического восстановления (SCR) – хорошо зарекомендовавшего себя метода снижения выбросов NOx.

Однако, поскольку на турбине не была установлена ​​эта система, потребуются капитальные затраты в размере около 2 миллионов долларов США и ежегодные эксплуатационные расходы в размере 685 000 долларов США.

Более экономичным вариантом была модернизация горелки. Тем не менее, замена картриджа горелки с низким содержанием NOx по-прежнему будет соответствовать капитальным затратам в размере 342 000 долларов США и годовым эксплуатационным расходам в размере 137 000 долларов США.

Оба варианта не только являются дорогостоящими решениями, но и требуют длительных сроков выполнения работ и связанных с ними простоев, что не идеально подходит для применения в сфере производства электроэнергии.

Вместо этого компания Sulzer предложила более продвинутое решение. Балансируя параметры сгорания внутри газовой турбины, можно было достичь стандарта выбросов.

Для этого потребуется CATS, которая могла бы обеспечить динамический контроль процесса в режиме реального времени. Его ключевой функцией будет оптимизация стабильности сгорания путем определения эксплуатационных порогов и реагирования на них, удерживая выбросы NOx в пределах законодательного предела.

По оценкам компании Sulzer, стоимость разработки, тестирования и внедрения такой системы составит около 685 000 долларов США. Ключевые преимущества включали относительно короткое время выполнения работ и минимизацию операционных затрат после запуска системы.

Прежде чем разработать CATS, было важно определить ключевые характеристики сгорания. Это потребует сбора больших объемов данных о сгорании турбин, образовании NOx и существующих средствах контроля.

В течение более шести месяцев компания Sulzer собирала и анализировала десятки тысяч наборов рабочих данных установки, определяя характерные значения пороговых значений, превышение которых повлияет на стабильность горения и выбросы NOx. Это поможет создать модель контроля, которой будет придерживаться CATS.

На самой турбине были проведены обширные исследования. В рамках этого были проведены испытания настройки сгорания в различных условиях эксплуатации, что позволило оценить параметры.

На протяжении всех испытаний проводился непрерывный мониторинг выбросов NOx, чтобы показать, как определенные параметры влияют на выбросы. Ключевым моментом было достижение стандарта выбросов без снижения эффективности газовой турбины.