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貧預混燃燒技術

發布時間：

2022-03-17

傳(chuan) 統降氮措施隻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]。對於(yu) 燃燒學及氮氧化物生成機理進行了深入的研究，而貧預混燃燒是基於(yu) 氮氧化物生成機理最早提出的現代幹式第NOx燃燒組織技術。該技術首先應用於(yu) 航空發動機，工業(ye) 最高水平的燃燒組織技術，而後又通過航改燃的研發形式，應用於(yu) 地麵大型燃氣輪機，包括艦船動力燃氣輪機等。

　　上世紀70年代，由於(yu) 美國官方航空組織要求嚴(yan) 格控製航空飛行器氮氧化物排放，各大航空發動機公司投入大量人力和物力對於(yu) 低氮燃燒技術進行了研發。傳(chuan) 統降氮措施隻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]。對於(yu) 燃燒學及氮氧化物生成機理進行了深入的研究，而貧預混燃燒是基於(yu) 氮氧化物生成機理最早提出的現代幹式第NOx燃燒組織技術。該技術首先應用於(yu) 航空發動機，工業(ye) 最高水平的燃燒組織技術，而後又通過航改燃的研發形式，應用於(yu) 地麵大型燃氣輪機，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(yu) 燃料預混燃燒，降低火焰溫度，一級和二級燃燒區域通過控製避開化學單量比，NOx生成最高的條件，從(cong) 而降低NOx的生成。另外，由於(yu) 分級燃燒，可以特定控製燃燒負荷，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製策略[3]

Fig. 2 GE combustor control strategy

　　該燃燒組織技術是後麵發展的其他技術基礎，其他NOx控製燃燒組織技術或多或少都應用了該技術，是一種基礎控製NOx技術。由於(yu) 絕大部分空氣與(yu) 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，穩焰燃燒技術等。後麵發展的其他技術，大多是針對性的改進和延伸。

　　基於(yu) 貧預混的燃燒技術首先應用在航空領域，而後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(liang) 個(ge) 領域得到了長足發展，但是在一般工業(ye) 領域，還鮮有應用。基於(yu) 此，我公司致力於(yu) 針對國內(nei) 一般工業(ye) 領域，例如冶金，石化和建材等行業(ye) ，將最先進的燃燒技術進行轉化，使一般工業(ye) 領域也可以應用最為(wei) 先進的燃燒技術，進而提高國內(nei) 工業(ye) 裝備技術水平。

 

參考文獻：

[1] 李蘇輝,張歸華,吳玉新.麵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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