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貧預(yù)混燃燒技術(shù)

發(fā)布時(shí)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(xué)及氮氧化物生成機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，而貧預(yù)混燃燒是基于氮氧化物生成機(jī)理最早提出的現(xiàn)代干式第NOx燃燒組織技術(shù)。該技術(shù)首先應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，工業(yè)最高水平的燃燒組織技術(shù)，而后又通過航改燃的研發(fā)形式，應(yīng)用于地面大型燃?xì)廨啓C(jī)，包括艦船動(dòng)力燃?xì)廨啓C(jī)等。

　　上世紀(jì)70年代，由于美國官方航空組織要求嚴(yán)格控制航空飛行器氮氧化物排放，各大航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司投入大量人力和物力對于低氮燃燒技術(shù)進(jìn)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(xué)及氮氧化物生成機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，而貧預(yù)混燃燒是基于氮氧化物生成機(jī)理最早提出的現(xiàn)代干式第NOx燃燒組織技術(shù)。該技術(shù)首先應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，工業(yè)最高水平的燃燒組織技術(shù)，而后又通過航改燃的研發(fā)形式，應(yīng)用于地面大型燃?xì)廨啓C(jī)，包括艦船動(dòng)力燃?xì)廨啓C(jī)等。

圖1 貧預(yù)混燃燒室結(jié)構(gòu)^[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(yù)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(xué)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(fù)荷，可以滿足針對不同工況負(fù)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(shù)是后面發(fā)展的其他技術(shù)基礎(chǔ)，其他NOx控制燃燒組織技術(shù)或多或少都應(yīng)用了該技術(shù)，是一種基礎(chǔ)控制NOx技術(shù)。由于絕大部分空氣與燃料預(yù)混燃燒，使得低負(fù)荷工況條件時(shí)，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(shù)還需要配合其他技術(shù)共同使用，包括旋流燃燒技術(shù)，分級燃燒技術(shù)，穩(wěn)焰燃燒技術(shù)等。后面發(fā)展的其他技術(shù)，大多是針對性的改進(jìn)和延伸。

　　基于貧預(yù)混的燃燒技術(shù)首先應(yīng)用在航空領(lǐng)域，而后又拓展到燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，得到了很好的技術(shù)效果。高精燃燒組織技術(shù)在這兩個(gè)領(lǐng)域得到了長足發(fā)展，但是在一般工業(yè)領(lǐng)域，還鮮有應(yīng)用。基于此，我公司致力于針對國內(nèi)一般工業(yè)領(lǐng)域，例如冶金，石化和建材等行業(yè)，將最先進(jìn)的燃燒技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使一般工業(yè)領(lǐng)域也可以應(yīng)用最為先進(jìn)的燃燒技術(shù)，進(jìn)而提高國內(nèi)工業(yè)裝備技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李蘇輝,張歸華,吳玉新.面向未來燃?xì)廨啓C(jī)的先進(jìn)燃燒技術(shù)綜述[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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

無

軸向燃料分級燃燒技術(shù)