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貧預混燃燒技術
發(fā)布時間：
2022-03-17
傳統(tǒng)降氮措施只有噴水或者蒸汽降低火焰溫度，但是降氮效果非常有限[1,2]。對于燃燒學及氮氧化物生成機理進行了深入的研究，而貧預混燃燒是基于氮氧化物生成機理最早提出的現(xiàn)代干式第NOx燃燒組織技術。該技術首先應用于航空發(fā)動機，工業(yè)最高水平的燃燒組織技術，而后又通過航改燃的研發(fā)形式，應用于地面大型燃氣輪機，包括艦船動力燃氣輪機等。
上世紀70年代，由于美國官方航空組織要求嚴格控制航空飛行器氮氧化物排放，各大航空發(fā)動機公司投入大量人力和物力對于低氮燃燒技術進行了研發(fā)。傳統(tǒng)降氮措施只有噴水或者蒸汽降低火焰溫度，但是降氮效果非常有限[1,2]。對于燃燒學及氮氧化物生成機理進行了深入的研究，而貧預混燃燒是基于氮氧化物生成機理最早提出的現(xiàn)代干式第NOx燃燒組織技術。該技術首先應用于航空發(fā)動機，工業(yè)最高水平的燃燒組織技術，而后又通過航改燃的研發(fā)形式，應用于地面大型燃氣輪機，包括艦船動力燃氣輪機等。
圖1 貧預混燃燒室結構[2]
Fig. 1 Lean and premixing burner schematic
如圖1所示，該燃燒室燃燒組織形式是通過空氣過量與燃料預混燃燒，降低火焰溫度，一級和二級燃燒區(qū)域通過控制避開化學單量比，NOx生成最高的條件，從而降低NOx的生成。另外，由于分級燃燒，可以特定控制燃燒負荷，可以滿足針對不同工況負荷要求，配置不同的燃燒策略，如圖2所示。
圖2 GE公司燃燒室燃燒室控制策略[3]
Fig. 2 GE combustor control strategy
該燃燒組織技術是后面發(fā)展的其他技術基礎，其他NOx控制燃燒組織技術或多或少都應用了該技術，是一種基礎控制NOx技術。由于絕大部分空氣與燃料預混燃燒，使得低負荷工況條件時，火焰容易被空氣吹滅，造成燃燒不穩(wěn)定等問題。因此，該技術還需要配合其他技術共同使用，包括旋流燃燒技術，分級燃燒技術，穩(wěn)焰燃燒技術等。后面發(fā)展的其他技術，大多是針對性的改進和延伸。
基于貧預混的燃燒技術首先應用在航空領域，而后又拓展到燃氣輪機領域，得到了很好的技術效果。高精燃燒組織技術在這兩個領域得到了長足發(fā)展，但是在一般工業(yè)領域，還鮮有應用。基于此，我公司致力于針對國內(nèi)一般工業(yè)領域，例如冶金，石化和建材等行業(yè)，將最先進的燃燒技術進行轉(zhuǎn)化，使一般工業(yè)領域也可以應用最為先進的燃燒技術，進而提高國內(nèi)工業(yè)裝備技術水平。
參考文獻：
[1] 李蘇輝,張歸華,吳玉新.面向未來燃氣輪機的先進燃燒技術綜述[J].清華大學學報(自然科學版),2021,61(12):1423-1437.DOI:10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.25.001.
[2] DAVISL B,WASHAM R M.Development of a dry low NOx combustor[C]//ASME1989International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition.Toronto, Canada: ASME,1989.
[3] DAVIS L B.Dry low NOx combustion systems for GE heavy G duty gas turbines[C] // ASME1989International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition.Birmingham, USA:ASME,1996
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