[发明专利]测量燃气发电厂废气中的三氧化硫的基于激光的红外光谱

说明书

本发明涉及一种用于确定气体(1)中的三氧化硫含量的方法，其中提取气体(1)的试样(2)，并且降低试样(2)的气压，并且波数可调谐的单色光源(3)对试样(2)执行波数分辨的透射率测量，并且根据测量推导出三氧化硫含量，其中测量在1360cm^‑1和1410cm^‑1之间的三氧化硫吸收带中、尤其在1365.49cm^‑1处的三氧化硫吸收附近的窗口中进行。本发明还涉及一种用于运行发电厂设施(7)的方法。此外，本发明涉及一种用于确定气体(1)中的三氧化硫含量的测量系统(10)和一种发电厂设施(7)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定气体中的三氧化硫含量的方法以及一种用于运行具有燃气轮机和废热蒸汽发生器的发电厂设施的方法。本发明还涉及一种用于确定气体中的三氧化硫含量的测量系统以及一种具有燃气轮机和废热蒸汽发生器的发电厂设施。

背景技术

通常天然气仅包含非常少量的硫(S)。假设，用于燃气轮机的可燃气体中的硫份额在与氧气(O₂)的燃烧过程中完全转化成二氧化硫(SO₂)。

S+O₂→SO₂

在废热蒸汽发生器的气流中，二氧化硫部分地继续转化成三氧化硫(SO₃)：

SO₂+1/2O₂→SO₃。

废气中的生成的二氧化硫和三氧化硫浓度在任何情况下首先都是相对小的。虽然应关于可能的硫酸形成和对燃气和蒸汽轮机设施的废热蒸汽生成器的冷端的负面影响方面来确定或至少估计三氧化硫浓度，因为三氧化硫与水(H₂O)反应得到硫酸(H₂SO₄)：

SO₃+H₂O→H₂SO₄

硫酸在低于硫酸露点时冷凝并且导致腐蚀。但是，确定或估计三氧化硫含量不是非常简单的，因为转换率是不同参数的函数。

例如，在具有用于选择性催化反应的催化剂或具有用于一氧化碳的催化剂的单元中，在使用该催化剂的情况下，三氧化硫转化升高；因此，三氧化硫浓度升高。

另一要考虑的因素是废气在废热蒸汽生成器中的停留时间，所述停留时间与燃气轮机负荷相关地波动。燃气轮机负荷越低，废气在废热蒸汽生成器中的停留时间也越长，进而二氧化硫到三氧化硫的转换也升高。

用于避免硫酸的措施是确保：废热蒸汽生成器中的冷凝物预热器的温度持久地高于硫酸露点。

然而，对于尽可能高的设施效率感兴趣的是，冷凝物预热器的温度因此应当是尽可能低的。

因此，对于燃气和蒸汽轮机设施的普遍做法是对二氧化硫转换率进行估计，这关于腐蚀问题方面是相当保守的，并且造成效率的负荷。对此，燃气和蒸汽轮机发电厂的废热蒸汽生成器中的烟气的最低温度通过相应地设计废热蒸汽生成器和相应高的冷凝物始流温度选择成高至，使得存在足够的安全性，以便在任何情况下不低于硫酸的酸露点(例如高于预期的露点10K)。由于“安全距离”，废热蒸汽生成器中的废气不像理论上在没有出现硫酸腐蚀时可能的那样进行冷却。由此，在多个MW的范围中的热量可能被“浪费”，燃气和蒸汽轮机发电厂的效率降低。因此，值得期望的是，能够更准确地确定废气中的三氧化硫含量。