[发明专利]联合循环发电机组燃料气中硫含量的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及联合循环发电机组燃料气中硫化物含量的测量技术。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环发电机组具有高效率、高节能、低污染的技术优势，近年来发展迅猛。在联合循环机组中，进入燃气轮机燃烧室的燃料气如天然气、煤气等，被认为基本不含硫的清洁燃料，所以燃气轮机机组是无污染的机组。此外，燃气轮机还有其它燃料气的来源型式，如直接燃油，或以燃煤制气的IGCC、PFBC、CFB等多种型式，这些型式的工艺过程都进行了脱硫，同样无排放污染。如某公司的0号发电机组所用的燃料BFG组份分析(设计)报告中，就没有硫含量；在生产过程中，SO₂的分析数据也确实都小于1mg/m³。

现有的检测燃料气SO₂的技术，是采用GB/T15262对排放烟气一样的方法直接测定，该方法采用直接在燃烧前的燃料气中测取SO₂，以此结果表示燃料气硫化物的含量，并用于联合循环机组的设计。由于这样检测得到的SO₂数据非常小，因此，机组建设设计时既不担心会有污染物排放问题，也不需考虑机组气体工质流程中通流面的硫腐蚀问题。

但是事实上，运行一段时间后的机组气体工质通流面发生了显著的硫腐蚀和硫的腐蚀产物沉积的问题，显然以现有技术得出的燃料气硫化物含量非常小的数据不符合实际情况，以此所作的设备设计因没有采取对付硫化物的措施，导致了机组投运以后很大的被动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种联合循环发电机组燃料气中硫含量的检测方法，该方法采用在联合循环机组余热锅炉的烟道检测烟道气的SO₂，并根据烟道气与燃料气量确定的关系，确定燃料气中硫化物含量，为联合循环发电机组的设计、运行、维护提供重要的信息。

本发明是这样实现的：一种联合循环发电机组燃料气中硫含量的检测方法，包括：

第一，在联合循环机组余热锅炉的低温区的炉墙壁开设取样孔，取样孔供烟道气分析仪采样枪插入，测取烟气中SO₂含量(C烟)；

第二，以燃料气标准体积流量(Q燃)与烟气标准体积流量(Q烟)的比例关系，通过计算，得到燃料气中以SO₂表示的硫化物含量(C燃)，其计算公式为：

C燃＝C烟×(Q烟/Q燃)。

所述烟气标准体积流量与燃料气标准体积流量之比(Q烟/Q燃)的值通过Q烟设计值和Q燃设计值之比，得到(Q烟/Q燃)固定的比例关系。

所述烟气标准体积流量与燃料气标准体积流量之比(Q烟/Q燃)的值的计算过程如下：

读取当时发电机组Q燃、Q空气数值，根据当时燃料气中可燃物含量C1、C2......Cn和相应的与氧气反应的还原当量数Z1、Z2......Zn，对含氢组份再加上生成物中的水份数，如组份X，生成物H₂O和CO₂，化学式为：

aX+bO₂→cH₂O+dCO₂

与氧气反应的还原当量数Zn：Zn＝b/a+c+(a-d)

计算燃烧反应以后Q空气的减少量Q空气-(即氧气消耗量)：

Q空气-＝Q燃×(C1*Z1+C2*Z2+......Cn*Zn)

Q烟＝Q燃+Q空气-Q空气-

则有：

(Q烟/Q燃)＝1+Q空气/Q燃-(C1*Z1+C2*Z2+......Cn*Zn)。

本发明是在联合循环机组余热锅炉的烟道检测烟道气的SO₂，检测的结果与现有技术在燃烧前的燃料气中测取SO₂的结果相比，得到的数据要比燃料气高得多，参见表1，这是什么原因？

表1

经分析，燃料气确实含有比在烟道检出的SO₂更高含量的硫化物，但其型式是有机硫、H₂S和其它型式的硫化物，以现有技术SO₂检测方法不能直接检测到。这些硫化物在燃气轮机前的燃烧器，以1200℃的高温与富裕的氧气充分反应，转化成了SO₂和SO₃，其化学反应式为：

R-S+mO₂→SO₂+R-OX+nO₂(R-有机基，m＝1/2x+n+1)