燃驅(qū)壓縮機(jī)組GE普通型與GE-DLE型能效對比分析

王華青 姜進(jìn)田 潘濤 周翔（中亞管道有限公司）

中亞天然氣管道自2014年以來每年度開展壓縮機(jī)組節(jié)能監(jiān)測，依據(jù)SY/T 6637—2012《輸氣管道系統(tǒng)能效測試和計算方法》[1]、SY/T 6837—2011《油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能測試規(guī)范》[2]，對全線不同機(jī)型的壓縮機(jī)組效率進(jìn)行測試、定量分析和評價。

通過持續(xù)節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供機(jī)組實(shí)際效率點(diǎn)以及性能曲線，以便修正仿真模型，提升仿真模型精度，進(jìn)一步提升運(yùn)行優(yōu)化水平。通過持續(xù)監(jiān)測機(jī)組性能，為機(jī)組大中修工作提供數(shù)據(jù)支撐，為運(yùn)行工作提供技術(shù)支持。研究壓縮機(jī)流量虛擬測量，實(shí)現(xiàn)主要能耗指標(biāo)在線分析及主要能耗設(shè)備在線監(jiān)測，定期開展能耗設(shè)備效率監(jiān)測與分析，進(jìn)而為優(yōu)化運(yùn)行，提升能源管控水平提供技術(shù)保證。主要針對燃驅(qū)機(jī)組GE普通型與GE-DLE型進(jìn)行差異性分析[3]。

1 效率計算標(biāo)準(zhǔn)對比

SY/T 6637—2012《輸氣管道系統(tǒng)能效測試和計算方法》中壓縮機(jī)效率計算的熵值采用查圖法，誤差較大。中亞天然氣管道2017年測試的15臺壓縮機(jī)組效率計算采用ISO 5389—2005[4]標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)與俄 羅 斯 壓 縮 機(jī) 效 率 計 算 標(biāo) 準(zhǔn) （С Т О Г а з п р о м 2-3.5-113—2007） 比對可知，俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)采用經(jīng)驗(yàn)公式計算，ISO標(biāo)準(zhǔn)采用狀態(tài)方程，通過有限數(shù)據(jù)比對，計算結(jié)果差別不大。但I(xiàn)SO標(biāo)準(zhǔn)更先進(jìn)，可編制軟件自動計算效率。

2 GE-DLE型壓縮機(jī)組效率測試結(jié)果對比與分析

2.1 機(jī)組測試情況

哈薩克斯坦對于大型耗能設(shè)備的排放有嚴(yán)格的要求。中亞天然氣管道在哈國境內(nèi)各站場的燃?xì)廨啓C(jī)均采用DLE機(jī)型，該種機(jī)型據(jù)熱力型NOx的生成原理，通過將燃燒室主燃區(qū)溫度約束在一定范圍內(nèi)以減少NOx的排放。相較于GE普通型，DLE型機(jī)組在燃燒器結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)運(yùn)行以及維護(hù)保養(yǎng)等方面都更為復(fù)雜。根據(jù)節(jié)能測試結(jié)果，對DLE型機(jī)組效率分析如下：

DLE型燃?xì)廨啓C(jī)存在不同的燃燒模式。以某站為例，在進(jìn)行壓縮機(jī)組測試時，隨著轉(zhuǎn)速的升高，燃?xì)廨啓C(jī)從AB燃燒模式逐步進(jìn)入ABC模式。在這一過程中機(jī)組的效率變化情況如圖1所示。

圖1 某站1#、2#機(jī)組燃?xì)廨啓C(jī)效率隨轉(zhuǎn)速的變化

由圖1可知，1#、2#機(jī)組隨著轉(zhuǎn)速的升高燃?xì)廨啓C(jī)效率呈現(xiàn)先增長后平緩（1#機(jī)組甚至燃機(jī)效率降低）再增長的情況，且拐點(diǎn)均出現(xiàn)燃燒器燃燒模式從AB轉(zhuǎn)換到ABC；因此，每個模式的低轉(zhuǎn)速區(qū)域?yàn)槿紮C(jī)的低效區(qū)，由于在每個燃燒模式中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與CDP（CDP開度不能手動調(diào)節(jié)）閥門開度成反比。正常生產(chǎn)運(yùn)行時機(jī)組盡量工作在CDP閥開度較小的工況下。

另外，對比1#、2#機(jī)組的運(yùn)行情況，2#機(jī)組效率明顯優(yōu)于1#機(jī)組，1#機(jī)組轉(zhuǎn)速向上提升空間要明顯小于2#機(jī)組。造成該情況的原因分析，1#、2#機(jī)組在夏季高溫進(jìn)行效率測試，1#機(jī)組在6月中旬進(jìn)行夏季DLE mapping（標(biāo)定），當(dāng)時環(huán)境溫度較夏季高溫偏低，故導(dǎo)致1#機(jī)組mapping數(shù)據(jù)不適應(yīng)夏季高溫，燃?xì)廨啓C(jī)效率偏低。由此可知，DLE mapping的調(diào)試時機(jī)能影響DLE型機(jī)組的效率，要選擇合適的時機(jī)進(jìn)行mapping的調(diào)試。

2.2 機(jī)組效率

對壓縮機(jī)組GE普通型和DLE型的測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。按工藝氣流量與轉(zhuǎn)速對比GE普通型與DLE型效率，整體來看，DLE型運(yùn)行效率比GE普通型低4.7%。按流量對比效率測試結(jié)果見圖2，按轉(zhuǎn)速對比效率測試結(jié)果見圖3。

圖2 GE普通型與GE-DLE型效率對比（按流量）

圖3 GE普通型與GE-DLE型效率對比（按轉(zhuǎn)速）

3 壓縮機(jī)組排煙氣測試結(jié)果對比與分析

壓縮機(jī)組GE-DLE型每年做兩次DLE mapping。表1中的DLE型數(shù)據(jù)是選擇做完DLE mapping的壓縮機(jī)組。由數(shù)據(jù)對比可知，DLE型NOX排放的體積分?jǐn)?shù)控制在25×10-6之內(nèi)，滿足低碳環(huán)保的要求，普通型NOx排放的體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于DLE型[5-6]。

表1 某站GE-DLE型壓縮機(jī)組煙氣測試結(jié)果匯總

4 結(jié)論

通過中亞天然氣管道壓縮機(jī)組測試與分析，發(fā)現(xiàn)GE-DLE型壓縮機(jī)組效率比GE普通型低，煙氣氮氧化物排放量低。而GE-DLE型壓縮機(jī)組價格昂貴，每年需要廠家做兩次DLE mapping，運(yùn)行維護(hù)成本高。GE-DLE型壓縮機(jī)組如何選擇機(jī)型，需要從節(jié)能角度、投資和維修成本等多方面考慮。為了更加客觀地比對GE-DLE型與GE普通型的適用性，需要建立節(jié)能監(jiān)測長期機(jī)制，獲得足夠多的數(shù)據(jù)，以便跟蹤機(jī)組效率、低排放性能及維護(hù)費(fèi)用的變化趨勢。

[1]李建良，周書仲，劉冰，等.輸氣管道系統(tǒng)能效測試和計算方法：SY/T 6637—2012[S].北京：石油工業(yè)出版社，2012：13-16.

[2]劉國豪，趙國星.油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能測試規(guī)范：SY/T 6837—2011[S].北京：石油工業(yè)出版社，2011：2-3.

[3]劉國豪，張鑫，許鐵，等.國內(nèi)外管道輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].石油石化節(jié)能，2013，3（3）：21-23.

[4]ISO/TC 118/SC1.Turbocompressors performance test code second edition ：ISO 5389—2005 [S].Published in Switzerland，2005：30-33.

[5]盛亦兒，蘇鎧，方曉燕，等.燃?xì)廨啓C(jī)煙氣排放第1部分測量與評估：GB/T 18345.1—2001[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011：5-21.

[6]計維斌，宋戰(zhàn)全，鄒強(qiáng)，等.往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)排放測量第2部分氣體和顆粒排放物的現(xiàn)場測量：GB/T 8190.2—2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011：6-10.