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烟气分析仪在热电联产中的应用基础知识
浏览: 发布日期:2019-12-19

背景介绍

热电联产是指既生产电能,又利用汽轮发电机组做过功的蒸汽对用户供热的生产方式。这种同时生产电、热能的方式,具有提高能源利用率、改善环境等综合效益。此外,在分布式能源发展下,也出现了应用其他类型能源实施热电联产的项目。
2016年,国家发展改革委、国家能源局、财政部、住房城乡建设部、环保部五部门联合下发了《关于印发<热电联产管理办法>的通知》(发改能源〔2016〕617号)。同年,《电力发展“十三五”规划(2016-2020年)》重磅出台。热电联产正受到大力支持。


1.热电联产发动机中的典型燃烧过程

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燃料/空气的混合气体吸入进气阀,混合气体被压缩加热,经过发动机组,同时产生(1)被发电机转化的电能(2)热交换后的热能以及燃烧后的废气。


2.烟气分析仪在热电联产中的测量点

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燃烧后的废气,在催化转化前后,分别需要测量。


3.废气测量

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4.在 λ 值基础上发展的排放理论

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通常来说:
燃烧图上曲线的移动,取决于空气和燃料的配比。


NOx(氮氧化物):
NOx = NO + NO2 –> 对 NOx 分开测量
- NO2 浓度可能有较大波动
- 包含来自燃料的 NOx 和热 NOx
- NOx 值最高,意味着设备能效最高
CxHy(碳氢化合物) :
CxHy + O2 –> CO2 + H2O (燃烧方程式)


富燃发动机 (λ ≤ 1)

特性

-发动机空燃比小于等于1,燃料因此未能高效利用

-典型应用:压缩站,如燃气运输(类似汽车内的汽油发动机)

-典型工作范围:λ~ 0.85 至 0.95

富燃发动机的优缺点:

+ 浓度高性能好

+ 初始成本低于稀燃发动机

+ 操作安全

– 高能耗

– 高排放(若未有效控制)

– 不适用于生物质能气 


NOx (氮氧化物):

NOx ≤ NOx max.:  由于燃烧不充分或燃料未燃尽(HC),NOx 成分较低  –>  未达到最高温度(因此热氮氧化物较少产生)

CxHy 或 HC(碳氢化合物,如甲烷):  

由于缺少氧气,燃料(HC)未燃尽  –> CxHy 值较高

CO(一氧化碳):

燃烧过程中氧气不足会导致一部分CO 分子无法转化成 CO2。因此不能实现充分燃烧或造成燃料未燃尽。 –>  导致燃料消耗更高

稀燃发动机 (λ > 1)

特性

- 稀燃发动机使用更多的空气  –>  燃料得以充分使用

- 典型应用:医院、政府大楼、服务器大楼、污水处理厂、采矿等的电力供应

- 典型工作范围:λ~1.05 至 1.3

稀燃发动机的优缺点:

+ 适于生物质能气的使用

+ 燃料使用效率更高

+ 排放较低

– 功效不高


NOx (氮氧化物):

NOx > NOx max.: 由于氧气较多,炉膛燃烧温度不高,因此 NOx 浓度不高(热NOx较少)

CxHy 或 HC(碳氢化合物,如甲烷):  

若空气过量太多,则燃烧温度会偏低,不足以充分燃烧所有的燃料(HC)–> CxHy 值会升高

CO(一氧化碳):

燃烧过程中的过氧会让 CO 分子充分与 O2 结合生产 CO2。–> 氧气被留下


5. 正确配置发动机,防止爆震和火花故障”

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富燃发动机的设置选项

燃料 / 空气混合配比错误:

取决于负荷点以及发动机生产厂商提供的产品规格或者国家排放法规。


TWC(三元催化转化器)后 HC / NOx 较高:

 –>  TWC 之前 / 之后均测量,发现 TWC 前 NOx 较高

TWC 前 NOx 较高:

–>  炉膛燃烧温度高:将点火调早,并检查Lambda 探头。

TWC 前 NOx 或 HC 值较高:

–>  气缸熄火导致的误差:可燃气体成分、环境湿度、可燃气体温度和压力、涡轮增压器后面的进气温度等。


稀燃发动机的设置选项

脱销(SCR)前NOx水平偏高:

–> SCR之前/之后均测量,发现SCR前NOx较高

SCR 前 NOx 水平偏高:

–> 点火点太早  

–>  将点火点往后推

甲烷含量太低(通常与生物质气一起波动):

–> 点火温度低 

–> 点火偏早


爆震设置选项:  

–>  燃烧室壁上的白炽燃烧(燃烧和燃油残余) 

–> 点火偏早 

–>  新发动机配备爆震传感器 

–>  石头撞击、锁链拍击等可能导致爆震传感器的信号错误(=声音)


请注意:

点火过早会导致爆震,点火过晚会导致点火失败。 

–> 只有通过测量仪器才能实现点火点的精准调整。

此外,“指标值” 对其他的参数也可能有影响(如润滑剂、温度等)磨损增加。

(以上文章内容为德图原创,感谢德图工作人员的付出!广州明乐代理德图产品销售和维修多年,全心为各行业客户服务!





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