概要燃气轮机办事中要构成洪量的浑浊物,而浑浊排放题目曾经成为燃气轮机策画历程中的中间课题之一,燃料焚烧时浑浊物构成是不成防止的,只可尽可能加以掌握,使浑浊排放最低,紧要先容当代运用中紧要的低浑浊排放技能:干式低排放(DLN)焚烧室和催化(Xonon)焚烧室办事与减排道理。1燃气轮机排放浑浊物的构成

燃气轮机中的焚烧室的实践焚烧历程既优劣幻想的(非化学过多配比,非均衡,高度不平匀),又是独特繁杂的,况且有燃料之外的物资(独特是氮)参与。这些要素都邑致使一些不期盼的历程和焚烧产品。

空气中的紧要成份是氮气和氧气,氮气在幻想情况属员因而惰性气体,在排气中不会产生变动,但是在焚烧室的中的高温下,氮就也许构成少许的氮氧化物,这是燃气轮机排气中独特紧要的浑浊物。焚烧中碳在绝对焚烧的环境下的焚烧产品是二氧化碳,但是在实践焚烧历程中会存在不绝对焚烧的环境,这时就会构成少许的一氧化碳。燃气轮机排气的紧要成份是二氧化碳、水、未焚烧的氧气和氮气。而二氧化碳便是一种温室效应浑浊气体,它与一氧化碳和氮氧化物等不同,是焚烧反映不成防止的产品。淘汰二氧化碳的唯一道路便是升高燃气轮机的热效率,即为构成一样的死板能而耗损较少的燃料。

焚烧历程中构成一氧化碳和氮氧化物的反映历程属于次级反映,这些次级反映的构造不单会构成浑浊物还会致使热损失。这些次级反映紧要在产生在焚烧室的高温区,而焚烧历程中过多空气系数和温度对浑浊物的构成起注紧急的安排效用。图1显示了过多空气系数对燃气中浑浊物含量的影响,看来在最有益于焚烧历程的化学过多配比下,氮氧化物的构成也最为严峻。图2则是焚烧反映区温度的影响,看来温度越高氮氧化物的构成越严峻,而焚烧温度与本地过多空气系数也是相互相干的。经过图1、图2还也许懂得,过多空气系数和温度对排放物中氮氧化物和一氧化碳的构成趋向的影响在肯定局限内是相悖的。当前在浑浊掌握中一般把对氮氧化物的掌握放在紧要的身分,由于它的浑浊毒害更严峻,在对其施行紧要掌握的同时再分身对一氧化碳的掌握。因而可知,为了束缚这些不利的次应,肯定对焚烧历程施行细心布局,经过掌握过多空气系数和温度的散布,抵达掌握焚烧排放浑浊物的方针。

2排放浑浊物的掌握办法

当前海外洪量文件质料先容了形式众多的低浑浊焚烧新技能,它们也许分为下列几类:

(1)掌握火焰温度下降排放物。这项技能便是将火焰温度坚持在肯定局限内,以掌握CO及NOX,均在较低水准。详细办法又可分为分级焚烧及变若干焚烧室,即经过燃油或空气分级供应来掌握适宜的油气比。

(2)干式低排放焚烧室(DLN),也称干式低NOX焚烧室,这类焚烧室多用于大地轮机上,它是关联于大地燃气轮机上采纳的喷水(蒸汽)“湿式”下降NOX:技能而定名。

(3)催化焚烧室,这类焚烧室也许使可燃气体哄骗催化剂的效用在较低的温度下就也许绝对焚烧,抵达下降浑浊排放的方针。

上述各类低浑浊焚烧技能计划的焚烧室构造肯定从头策画,是以也称为新观点焚烧室。本文上面将别离先容上列各项技能的钻研效果及运用环境。

2.1掌握火焰温度下降排气浑浊物

凭借一氧化碳及氮氧化物的构成机理以及实验结束可知:在向例焚烧室的主燃区焚烧温度为~K,而在~K局限内构成CO及NOX认都很少。是以,要是能掌握主燃区温度处于低排放的温度区,就也许分身CO和NOX的排放量,使之都处于低值局限。

主燃区的温度又紧要取决于该区的燃料一空气当量比,即实践油气比与化学当量油气比之比。是以,要是能在不同办事状况下人为地掌握进人主燃区的空气或燃油量,那末就也许掌握火焰温度。

如今掌握焚烧温度的办法有分级焚烧室和变若干焚烧室两种,分级焚烧室是经过掌握燃油供应量来变动油气比;变若干焚烧室则经过掌握空气供应量来变动油气比。也也许说分级焚烧是燃油分级,变若干焚烧室是空气分级,终究抵达掌握火焰温度的方针。

2.2干式低排放(DLN)焚烧室

所谓“干式”是关联于较早采纳的“湿式”下降浑浊排放办法而言的。针对氮氧化物的生成机理,曾经采纳向焚烧室中注人少许蒸汽或水以下降焚烧区温度的办法。这些办法固然也许掌握氮氧化物的生成,但下降了燃气轮机效率,同时需求添加响应的设立和进而升高成本。所,当前已胜利地进展了一些干式低排放(DLN)的焚烧室计划。

干式低浑浊焚烧的基础办法便是“贫预混”,即以恰当的过多空气系数将空气与燃料预先混杂平匀后再进人焚烧室焚烧,这就从根底上变动了保守的以散布焚烧为主的观点。预混焚烧的特色是反映区内的燃料浓度和反映温度都是相对平匀的,也是预先经过燃料和预混空气的配比加以严厉掌握的。要是将焚烧温度掌握在K左右,则氮氧化物和一氧化碳这两种浑浊物的归纳排放最低,也便是说,预混的可燃气体是依照大于1的过多空气系数构成的。实践上这个温度还也许掌握得高一些,免得焚烧效率下落过多,唯有焚烧温度不高于K,在排放物中NOX的含量就也许掌握在低于50mg/m3的局限内。

这类焚烧计划较量简朴,也许完结对排放浑浊施行有用的掌握,但当负荷下降时,焚烧区内过多空气系数会遍及加大,焚烧温度会遍及下降,焚烧的效率就会速即恶化,况且焚烧的不变办事局限变得很窄,不能餍足燃气轮机的办事请求。处置这个题目法子是将焚烧分区施行,当负荷产生变动时,每个区仍也许保证恰当的高效低浑浊焚烧前提,而经过掌握参与办事的分区的几许来适应负荷的变动。显然,经过这类办法焚烧室构造将变得相对繁杂,对掌握系统也提议了更高的请求,但跟着环保请求的不停升高和祈望机掌握技能的上进,这些题目都获得了响应的处置,并进展出了有用的干式低排放焚烧技能。当前,这类有用的干式低排放焚烧技能的基础型式有两种:一种是将数个焚烧区串连,称为“申联分级”;另一种是将焚烧区并联,称为“并联分级”。每个焚烧区各自供人燃料和助燃空气,在各自的预混区混杂后再进人焚烧区焚烧。

2.3催化焚烧室

催化焚烧是多相催化反映中的绝对氧化反映,可燃气体(或混杂气)借助催化剂的效用也许在低温下绝对氧化,是一种“弱火焰”历程,容许焚烧氧化在低于一般贫油火焰不变极限的油气比对应的温度下施行。它是早先惹人燃气轮机焚烧中的环保技能。其基础想法是在焚烧室的恰当部位惹人催化焚烧组件(模块),这类组件实践上是由金属薄片衬底构成的蜂窝构造,衬底上涂敷催化剂,可燃混杂物通落后与催化剂有很大的来往面积。催化剂组件由多个截面地区构成,每个地区具备特地的功效,以抵达特定的焚烧温度,是以不管可燃混杂物浓度怎样,纵使燃料一空气比很高,在催化剂组件中施行无焰焚烧时也也许掌握在较低的反映温度,进而将氮氧化物的构成掌握在极低的水准。是以这类催化焚烧系统也叫做Xonon系统。

这类焚烧室对气流速率的请求较低,构造尺寸相对较大,将会殉难高焚烧强度的功用。但同时也许减小总压损失,这是独特有代价的劳绩,况且与其余繁杂的低浑浊焚烧系统比拟,构造相对简朴,制构成本也较。

3小结

在当代燃气轮机低浑浊排放的焚烧室策画中,经过掌握火焰温度抵达下降排气浑浊物的方针,紧要采纳了干式低排放(DLN)焚烧室和催化(Xonon)焚烧室两种减排策画,这两种策画也许对燃气轮机排放物中的氮氧化物的含量施行有用的掌握,况且不会下降燃气轮机效率,其成本也相对较低。经过减排嫩烧室也许有用的减小燃气轮机办事中排气对大气处境的浑浊。

原因：吉林省第七届科学技能学术年会

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