以天然气和氢气为燃料的燃气轮机联合循环发电厂——实现二氧化碳减排（下）

  本设备采用的航空发动机衍生燃气轮机具有能够高速启停、跟随负载的特点。此外，LM6000系列采用在部分负荷下也有很高的发电效率的双轴型结构，而且，本设备还配备了进气冷却设备，用以抑制燃气轮机的特性，即温度上升时的输出下降。经过控制三台燃气轮机的运行数量和输出，可以在广泛的输出范围和环境条件下实现快速跟随电力需求变化的高效运行。

  对于蒸汽需求的变化，本设备能通过控制辅助燃烧器和蒸汽轮机的输出来响应客户需求的变化：当蒸汽需求增加时，可以增加辅助燃烧器的燃料供应量以增加蒸汽产量，并通过减少本设备内蒸汽轮机消耗的蒸汽量来增加向客户供给的蒸汽量；相反，当蒸汽需求减少时，能够最终靠执行相反的操作来减少供应的蒸汽量。

  为了可以依据这些需求变化进行运行，整个工厂，不仅包括燃气轮机，还包括蒸汽轮机和余热回收锅炉，均使用IPS控制装置——CSI（IHI的控制管理系统）来控制。CSI是该企业内部开发的用于控制燃气轮机的控制装置，后来结合将其控制范围扩大到余热回收锅炉和整个工厂的辅助设备和控制阀，最终将其开发为发电设备的综合控制装置。

  为了响应蒸汽需求变化，本设备需要将余热回收锅炉和蒸汽涡轮机紧密协调控制。此前，本设备结合了蒸汽轮机制造商提供的专用控制装置，但这次开发了专为蒸汽轮机设计的CSI，通过将其带到蒸汽涡轮机制造商处，在蒸汽轮机的工厂测试期间做调整，最终将其商业化并应用于本设备中。将CSI应用于蒸汽轮机控制，不但可以快速跟踪蒸汽需求，而且通过内部集成设计主机（燃气轮机、余热锅炉、汽轮机）控制装置，提高了设计工作的效率和质量，还有效缩短了试运行周期。

  如前所述，本设备的余热回收锅炉可使用氢气作为辅助燃烧器的燃料。作为辅助燃烧器，在燃气轮机出口（余热回收锅炉入口）的管道内安装管道燃烧器以燃烧燃料。管道燃烧器通常使用与燃气轮机相同的燃料，但这一次首次使用燃烧过程中不会产生CO2的氢气。迄今为止，氢燃料从未在燃气轮机排气高温、高流速的条件下使用过。此外，根据本设备的规格，管道燃烧器不仅必须在燃气轮机运行期间支持燃烧，还必须在燃气轮机停止时在由强制通风扇供应的常温、低速空气条件下支持燃烧。此外，不仅需要仔细考虑氢气作为燃料，还需要仔细考虑氢气和天然气的同时燃烧。

  在设计过程中，基于流体分析模拟，设计了燃烧管道的形状、管道燃烧器燃烧喷嘴的布置以及从强制通风扇将空气注入燃气轮机出口管道的喷嘴的布置。通过在燃烧试验设备中实际燃烧氢气和天然气，证实了该设计的合理性。虽然现场试运行期间有必要进行一些调整工作，但经研究证实，单独燃烧氢气或同时燃烧氢气和天然气均可达到规定的性能。

  本设备自商业运营以来一直运行平稳，为客户和工厂节能减排做出了贡献。此外，还签订了燃气轮机的长期维护合同，在整个生命周期内为客户的运营提供支持，不仅包括定期维护，还包括使用远程监控的预防性维护。

  今后，IHI将继续以实现碳中和社会为目标，提供环保性能优异、发电效率高、可靠性高的发电设备。以助力客户脱碳。此外，通过包括维护和运营支持服务在内的生命周期支持，将为实现脱碳循环型社会和舒适安全的自治去中心化社区做出贡献。

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