ガスタービンソリューションにより中国の発電所はNOx排出量を削減

世界中の政府は輸送だけでなくガスタービンも含めて窒素酸化物（NOx）排出を厳しく取り締まっており、事業者はますます厳しい基準を満たすための設備投資が必要となっている。

中国の通州にある500MWコンバインドサイクル発電所が新しい法律に確実に適合できるようにするために、スルザー社はカスタマイズされた燃焼自動調整調整システム(CATS)を設計した、とLucas Howは書いている。

高度な閉ループ ソリューションにより、運転中の重要なパラメータのバランスをとることでガス タービンの効率を確保しながら、排煙脱硝やバーナーのアップグレードに伴う多額の資本支出と長いリードタイムが回避されます。

2021年、中国の江蘇省は「定置式ガスタービンの大気汚染物質排出基準」を発表し、2023年3月までに同地域のすべてのガスタービンがNOx排出制限値30mg/m3（標準状態、乾燥ベース）を達成する必要があると規定した。 、15% O2）。

これにより、通州の発電所は課題に直面しました。 工場のシーメンス V94.2 ガス タービンは、通常の運転中に 35 ～ 45 mg/m3 の NOx を排出していることが判明しました。 新しい排出基準を満たすには、タービンに改造ソリューションが必要であることは明らかでした。

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工場のオペレーターは、比類のない伝統を持つ回転機器の世界的な独立系サービスプロバイダーであるスルザーに相談しました。

スルザーは専門サービスセンターの世界的なネットワークから、あらゆるタイプのターボ機械に対して世界クラスの修理とアップグレードを提供します。 スルザーは、革新への絶え間ないアプローチにより、ガスタービンの現代の動作要求を満たす市場をリードするソリューションを提供します。 したがって、排出量を削減するための最良のアプローチを特定する上で、同社が提携するのは自然な選択でした。

スルザーが検討した最初の選択肢は、排煙脱硝でした。 AdBlue を使用するディーゼル車と同様に、NOx 排出量を削減する確立された方法である選択接触還元 (SCR) を実行するために尿素溶液がガス流に導入されます。

ただし、タービンにはこのシステムが搭載されていなかったため、約 200 万ドルの設備投資と年間 685,000 ドルの運用支出が必要になります。

より費用対効果の高いオプションは、バーナーのアップグレードでした。 ただし、低 NOx バーナー カートリッジの交換には、依然として 342,000 ドルの CAPEX と年間 137,000 ドルの OPEX がかかります。

どちらのオプションも高コストのソリューションであるだけでなく、リードタイムが長く、それに伴うダウンタイムが発生するため、発電用途には理想的ではありません。

代わりに、Sulzer はより高度なソリューションを提案しました。 ガスタービン内の燃焼パラメータのバランスをとることにより、排出基準を満たすことが可能でした。

これには、プロセスをリアルタイムで動的に制御できる CATS が必要になります。 その重要な機能は、動作しきい値を特定してそれに対応することで燃焼の安定性を最適化し、NOx 排出量を法的制限値以下に抑えることです。

Sulzer は、このようなシステムは約 685,000 米ドルで開発、テスト、実装できると見積もっていました。 主な利点には、比較的短い所要時間と、システムが稼働してからの運用コストが最小限に抑えられることが含まれます。

CATS を設計する前に、主要な燃焼特性を特定することが重要でした。 これには、タービンの燃焼、NOx の発生、既存の制御に関する大量のデータを収集する必要があります。

スルザーは、6 か月以上にわたり、数万セットのユニット動作データを収集および分析し、超過した場合に燃焼安定性と NOx 排出に影響を与えるしきい値の特性値を識別しました。 これは、CATS が準拠する制御モデルを作成するのに役立ちます。

タービン自体について広範な研究が行われました。 この一環として、パラメータを評価できるように、さまざまな動作条件で燃焼調整テストが実施されました。

すべてのテストを通じて、特定のパラメータが排出にどのような影響を与えるかを示すために、継続的な NOx 排出モニタリングが実施されました。 重要なのは、ガスタービンの効率を低下させることなく排出基準を達成することでした。