9E燃气轮机低NOx燃烧技术及应用

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1、第35卷第11期华电技术V01．35No．1l2013年11月HuadianTechnologyNOV．20139E燃气轮机低NO燃烧技术及应用徐明(湖北华电武昌热电有限公司，湖北武汉430062)摘要：介绍了于式低污染燃烧器及低NO燃烧技术。装配在9E燃气轮机上的干式低污染燃烧器，摒弃了常规扩散燃烧方式，改为均相预混的湍流火焰传播燃烧方式，在燃用天然气的机组负荷超过50％额定负荷时，其NO的排放质量浓度可控制在37mg／m以下，低于国标要求的50mg／m。的限值。关键词：9E燃气轮机；干式低污染燃烧器；低NO燃烧技术；NO排放质量浓度中图分类号：X701文献标志码：B文章编号：1

2、674—1951(2013)11—0049—03肺中的水结合成可溶性硝酸，严重时就会引起肺气0引言肿；若大气中NO的质量浓度达到200～300我国经济快速发展，各项建设取得了巨大成绩，mg／in，人连续呼吸30～60min便会中毒；当空气中但也付出了很大的资源和环境代价，经济发展与资NO的体积分数达0．025％时，短时问内人会迅速源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应死亡。此外，硫化氢和氮氧化物又是形成酸雨的主强烈，这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直要因素，且NO参与破坏臭氧层，严重的酸性降雨接相关。因此，地处城区中心的湖北华电武昌热电和脆弱的生态系统将使国民经济遭受重

3、大损失。因有限公司利用西气东送机遇，加快调整经济结构，转此，降低NO排放量使其符合标准要求，是当前亟变经济增长方式，以气代煤，上大代小，拆除原有4待解决的问题。台燃煤机组，燃用清洁能源天然气，安装2套9E燃29E燃气轮机低NO燃烧技术气轮机联合循环机组，实现了热电冷三联产，第1套机组已于2010年建成投产，第2套机组正在建设2．1DLN1型燃烧系统中。第1套机组运行2年的情况表明，不但高效节试验研究和运行实践表明，倘若使燃料与较多能，而且环保效益显著。的空气相混合，即在比较低的燃料浓度下进行较低温度(低于生成NO的起始温度1650℃)的燃烧，1NO的危害与生成机制就能减少NO的产生

4、，同时能满足当前透平前温度各种燃料，尤其是化石燃料在燃烧过程中都会要求。根据这一原理，GE公司设计了一种应用于生成NO，NO主要包括NO，NO以及微量NO，其GE燃气轮机上的干式低污染(DLN)燃烧室，即在中NO占90％～95％。NO生成的途径有3种，即温系统上增加了DLN阀站，组成了DLN燃烧系统。度型(热NO)、快速型和燃料型。因天然气中不含其控制系统的软件亦作了相应的修改，增加了天然氮的化合物，故无燃料型NO生成，又因快速型生成气进入燃气轮机前的加热管路等，摒弃了常规燃烧的NO比温度型生成的NO少一个数量级，所以天室中扩散燃烧的方式，而改用均相预混的湍流火焰然气燃烧过程中产生

5、的主要为温度型NO。决定传播燃烧方式。NO生成量的主要因素是燃烧温度、高温烟气中氧DLN1型燃烧系统为回流型，主要包括14个燃的质量浓度和烟气在高温区的停留时间。因此，燃烧室、燃料喷嘴、火花点火系统、火焰探测器和联焰烧温度高、烟气中氧的质量浓度大、烟气在高温区停管。DLN1燃烧室为两级串联式，包括一级燃烧区留时间长，则NO生成量大，反之，则NO生成量小。(预混室)和二级燃烧区，压气机排气气流沿着燃烧烟气中的NO是主要的有害成分之一，这是因室火焰管头部、燃料喷嘴旋流器、火焰管及头部的测为NO在一定条件下可以与碳氢化合物一起形成量孔、火焰管上部的燃烧孔进入预混室，再进入燃烧光化学烟雾，

6、破坏大气环境，危害人体健康，恶化人区。单烧天然气的每个燃烧室都含有6个主燃料喷类赖以生存的环境。例如，NO被人吸人肺后能和嘴和1个次燃料喷嘴，分别将气体燃料喷入一次燃烧区和二次燃烧区，以满足机组从点火到额定负荷收稿日期：2012—10—24；修回日期：2013—10—27的低排放燃烧要求。·50·华鬯岌第35卷2．2干式低NO燃烧运行模式将一级燃烧区的火焰熄灭，需采用该模式。干式低NO燃烧技术是一种采用不喷水(或蒸(4)预混合。燃料送往一级喷嘴和二级喷嘴汽)的干式低污染燃烧室，摒弃传统单一的扩散燃(83％的燃料送往一级喷嘴，17％的燃料送往二级烧方式，采用均相预混合方式的湍流火焰传

7、播燃烧喷嘴)，只在二级燃烧区预混合燃烧。显然，在二级技术。将燃料与空气预先混合成为均相的、稀释的燃烧区内，其燃料是在比较稀释的状态下以预混的混合物，并实时控制其掺混比，使火焰面的温度永远火焰传播方式进行燃烧的，因而这种运行模式在燃低于“热NO”生成温度1650c【=，从而控制“热NO”烧参考温度设计点(1080℃)附近采用，直至机组运的生成。但是，均相预混合可燃混合物的可燃温度行进入温控模式。此时，最佳排放在预混合模式范围是比较窄的，并且在低温条件下火焰传播速度发生。