燃气轮机的技术发展趋势.doc

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1、燃气轮机的技术发展趋势燃气轮机的技术发展趋势近年来，燃气轮机的技术发展非常迅速，性能日益完善,大型燃气轮机联合循环电厂的功率等级已与汽轮机电厂相半,发电效率普遍超过了50%,最高已达58%,远远超过汽轮机电厂的效率，加之还有初始投资省、占地面积少、耗水少、环境污染少、运行维护方便等优点，使燃气轮机联合循环电厂在世界范围内获得了迅速的推广应用，因血，各主要燃气轮机制造厂都已成套供应燃气一•蒸汽联合循环发电机组，安装和使用都很方便。据统计,H前全世界新增发电设备屮,燃气轮机及联合循环发电机组约占40%,已与汽轮发电机组平分秋色，而美、日等发达国家，燃气轮机已经超过

2、了汽轮机。据美国电力研究所的专题报告预测，美国1993-2001年内新增发电设备的2/3将是燃气轮机发电机组，到2015年,世界新增发电设备屮燃气轮发电机组约占63%。美好的应用前景进一步刺激了燃气轮机的研究和发展,下面将对近期的研究和发展情况分别进行介绍。由于工业化国家对环境保护的要求越来越严格,促使燃气轮机制造厂将较多的精力放在努力减少排气污染方面，其经费已占燃气轮机研究经费的最大份朽。燃气轮机一般燃用天然气或蒸镭油等清洁燃料,其含硫和含尘量极低，因而，排气屮烟尘和502含量极低。所以燃气轮机考虑的排气污染物主耍有未燃烧的碳氢化合物(UHC)、一氧化碳(C

3、O)和氮氧化物(NOx)3种，由于燃烧技术的成熟和燃烧室结构的完善,FI前先进燃气轮机的燃烧效率几近100%,排气屮的UHC和CO极其微少，可以满足工业化国家严格的环保要求。但是，由于燃气轮机燃烧室屮的火焰温度比较高，在高温下产生了—•定数量的NO、，一般可达200又10-6左右，超过了许多工业化国家的环保规定。因此，减少燃气轮机排气污染的努力，近年来主要是集屮在减少NO二产生方面。向燃烧室的燃烧区按照一定比例注入水或蒸汽,可以降低最高燃烧温度，有效地抑制Ox的产牛量，这是Fl前--种比较成熟而能有效减少燃气轮机NO、排放的方法，已获得了较广泛的应用。-般注水

4、与燃料之比约为0.95左右。在燃气轮机的排气通道应用选择催化还原S(CR)技术，即布置催化床并注入氨气，使NOx还原成NZ和水蒸气，这也可有效地减少NOx的排放。但上述两种方法成本比较高，而且对环境乂会造成另外的有害影响，如氨气汕漏等,所以,FI前的研究重点已转向干式低NO、(DLN)燃烧室的研制，即不向燃烧室屮注入水或蒸汽，而通过优化燃烧室结构和合理组织燃烧來减少nox的产生。n前,GE、西屋、ABB、西门子、索拉等主要燃气轮机制造厂都已研制成各自的DLN燃烧室，具体措施大致有以下几种：1预混稀相燃烧(或称预混贫燃料燃烧)该方法通过燃料与空气预先混合成稀相，

5、再组织燃烧，使燃烧更为完全，而且可降低燃烧室内的最高燃烧温度。例如，在人多数范围内，可使火焰温度低于1400'Co因而有效地抑制了NO二的产生量。该方法的缺点是运行范围比较窄，低工况时容易熄火。FI前,大多数DLN燃烧室都是应用这种方法,但都采取了-•些稳定燃烧的措施，如应用值班喷嘴、控制燃料的分配等。例如,爱利松公司的501型燃气轮机采用预混锥使燃料与空气产生稀相预混，再配合旋流器、值班喷嘴和空气掺混系统來控制燃料/空气比和火焰分布，实现了低NOx排放，同时在低负荷时无熄火和不稳定现象。索拉公司1993年以后应用该方法，使其燃气轮机在50%—100%负荷范围

6、内NOx产生量少于42x10—6o西门子公司应用该技术,使其燃气轮机的NOx排放量低达9火10-6CO排放量少于5火106,而成本仅增加不到10%。GE公司应用该技术，计划要使NOx排放量降低至9又10—6。EGT公司在其Typhn型燃气轮机上应用该方法,烧天然气时的NO、排放量低于37火10—6。2多级燃烧ABB公司应用了双锥预混EV燃烧器来减少NO、的产生，在最近研制的GT24型和GT26型燃气轮机上，为了取得较高的循环效率而又避免太高的进气初温(进气初温为1235°C),便采用了二级燃烧的措施。即向第一级燃烧室喷入2/3的燃料,组织燃烧，其燃气在第一级透

7、平屮膨胀做功后，进入第二级燃烧室，再向其屮喷入剩余的13/燃料，组织燃烧，将燃气温度再次升高后，进入以后的4级透平膨胀做功。因此，既获得了约38%的高循环效率，乂使NO、的排放量控制在较低的水平，烧天然气吋,NO、的设计值低于25只10-6;烧蒸倦油吋，如配合注水措施，额定负荷下NO、v42又10—6o3浓相激混稀相燃烧(或称富燃浇激混贫燃料燃烧)由于预混稀相燃烧在高进气温度吋容易产生回火或自动点火现彖,血且低负荷时容易熄火。因此，最近乂在发展一种浓相激混稀相燃烧(RQTJ)技术。即使浓相燃料喷入燃烧室，在燃烧室屮与空气激剧掺混,稀释后形成稀相燃烧，同样可以抑

8、制最高火焰温度，减少NOx的产生量，并