燃烧室降低NOz排放的优化方案.pdfVIP

燃烧室降低NO 排放的优化方案 x 朱军远 张仕涛，王学武，陈挺 （山东电力建设第二工程公司） 摘要：燃气—蒸汽联合循环发电装置 CO、NOx排放少，称之为“清洁电厂”。由 于这种发电装置采用油或天然气为燃料，燃烧生成产物没有灰渣，无需灰渣排 放；加上燃烧完全，燃烧生成产物中虽亦有一定量的 NOx 存在，但可以采用多 种方法，将 NOx 的含量降低到国家排放标准以下。本文详细阐述了降低污染物 排放的三种方法，通过比较分析，采用催化剂和干式低排放（DLN）燃烧室相结 合的办法能够将污染物排放量进一步降低。 关键词：氮氧化物；污染物；燃烧室；低排放 引言 当前，国家对发电厂污染物排放量要求日益严格，常规火电站为了满 足国家环保规定，需花费大量资金、场地，用于环保治理，如烟气脱硫装 置等。据统计，大型火电厂用于烟气脱硫、脱硝的费用，占发电厂总投资 的 1/4~1/3。在这一方面，燃气—蒸汽联合循环发电装置是有其明显的优 点。 现在，全球环境机构正要求燃气轮机的氮氧化物及其他污染物的排放率 更低。传统的降低燃气轮机氮氧化物排放的方法（水、汽喷注）受其能力 限制，无法进一步降低污染物的排放量。采用干式低氮氧化物（DLN）和催 化剂燃烧技术能够达到这一排放要求。 1燃烧室中产生污染性气体的原理 - 377 - 空气中含有76%质量的氮。氮气是一种惰性气体，基本上原样随燃气排 出。然而在燃烧室的一次区温度极高，会形成少量的氮氧化物NO ，这是有 x 害的污染物。另一方面，燃料中的碳实际上有不完全燃烧而产生少量的一 氧化碳CO。未燃尽的烃（UHC）也可能在排气中存在，它们都构成对环境的 污染。 燃烧室中产生污染物的次级及吸热反应可为： （1）生成NO的污染及吸热反应，例如 x N +O 吸热 2NO 2 2 N +2O 吸热 2NO 2 2 2 N +4O 吸热 2NO 2 2 4 （2）生成CO的污染及吸热反应，例如 2CO 吸热 2CO+O 2 2 这些次级反应主要在燃烧室的高温区内发生，而这里的过量空气系数和 温度对污染物的产生起着重要的支配作用。 2污染物排放控制方法 控制燃气轮机排放有三种主要方法： 2.1向传统（扩散火焰）燃烧室内喷注稀释剂，例如水或蒸汽。 针对NOx生成机理，采取向燃烧室中注入少量蒸汽或水以降低燃烧区温 度的措施。但是，对于燃油简单循环燃气轮机，用水来控制氮氧化物排放 会有1.8％的热耗率损失。在某些情形下（例如尖峰场合）,利用水（或蒸 汽）喷注来增加负荷，出力大约增加3％，其经济性还是很有吸引力的。 - 378 - 使用水或蒸汽喷注的单喷嘴燃烧室，由于受其能力的限制，很难使其 烧气体燃料时氮氧化物排放含量水平降低到42ppmvd以下，烧油燃料时降低 到65ppmvd以下。GE公司开发了多喷嘴无噪音燃烧室，使用水或蒸汽喷注后 的排放水平烧气体燃料时能达到25ppmvd，烧油能达到42ppmvd。 水或蒸汽喷注的方法以降低燃气轮机氮氧化物排放，会引起频繁的燃 烧检查和设备寿命缩短。而且，水质还必须经过预先处理，严防Na、K盐的 混入，否则会导致燃气轮机叶片的腐蚀。这种方法会增大水处理设备的投 资。对于