天然气燃料预混水蒸气的燃气轮机低氮燃烧研究

针对燃气轮机NO_x排放限额日趋严格、天然气气源多样性引起燃烧特性波动等问题,该文基于重型燃气轮机燃烧室进口天然气预混水蒸气对其燃烧特性及NO_x排放特性进行研究。以某在役F型燃气轮机为对象,采用k-ε湍流模型、有限速率/涡团耗散燃烧等模型,通过CFD数值模拟并经现场燃烧调整试验数据验证,结果表明：在额定工况下,值班喷嘴附近温度较高,最高可达约1900K;而主燃烧喷嘴附近温度则较低,最高达约1200K。主燃烧喷嘴进口速度最高可达约40m/s,在出口段燃气速度达到约140m/s。NO浓度（标准状态,15%含氧量）在值班燃烧喷嘴附近可达约335mg/m^3,而主燃烧喷嘴附近明显较低。在天然气预混入水蒸气后,当水蒸气预混比从R_f=0增大至Rf=0.5时,出口燃气平均流速从125.3m/s下降为121.5m/s,燃气平均温度从1606K降到1594K。燃烧室出口NO的平均浓度从R_f=0的24.94mg/m^3逐渐下降到R_f=0.5的11.79mg/m^3。同时也会带来燃气速度受影响、火焰长度变长等不利的结果。

联合循环电站余热锅炉全工况烟气脱硝运行分析

燃气–蒸汽联合循环发电机组氮氧化物（NOx）排放指标趋于更严,国内在役机组面临在干式低NOx燃烧技术的基础上增加余热锅炉烟气选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）脱硝改造的问题。针对此,利用ASPEN PLUS的化工模拟功能,结合典型联合循环机组全工况烟气参数,对余热锅炉入口低浓度NOx烟气的SCR法脱硝过程进行模拟,通过已有试验数据和运行数据验证了模型的合理性;同时利用VBA程序外嵌的ASPEN PLUS和Excel数据批量计算分析功能,对影响脱硝效率的操作参数进行了分析。结果表明：机组在全工况运行范围内,最佳氨氮比（物质的量比）落在0.8-1.0之间,且随负荷率增加而递增;脱硝效率随停留时间增加而增加;针对案例M701F3型机组,新增的SCR脱硝反应器无需烟气升温改造措施即可使NOx排放浓度（质量浓度）低于30 mg/m^3（标准状态下,氧的体积分数为15%）,满足最新环保排放要求。针对机组低负荷时烟气温度偏低及NOx排放不稳定从而影响脱硝效率的问题,给出了余热锅炉入口NOx的质量浓度边界曲线,用以判断是否需要采取烟气升温措施。