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贫预混燃烧技术

发布时间：

2022-03-17

传统降氮措施只有喷水或者蒸汽降低火焰温度，但是降氮效果非常有限[1,2]。对于燃烧学及氮氧化物生成机理进行了深入的研究，而贫预混燃烧是基于氮氧化物生成机理最早提出的现代干式第NOx燃烧组织技术。该技术首先应用于航空发动机，工业最高水平的燃烧组织技术，而后又通过航改燃的研发形式，应用于地面大型燃气轮机，包括舰船动力燃气轮机等。

　　上世纪70年代，由于美国官方航空组织要求严格控制航空飞行器氮氧化物排放，各大航空发动机公司投入大量人力和物力对于低氮燃烧技术进行了研发。传统降氮措施只有喷水或者蒸汽降低火焰温度，但是降氮效果非常有限[1,2]。对于燃烧学及氮氧化物生成机理进行了深入的研究，而贫预混燃烧是基于氮氧化物生成机理最早提出的现代干式第NOx燃烧组织技术。该技术首先应用于航空发动机，工业最高水平的燃烧组织技术，而后又通过航改燃的研发形式，应用于地面大型燃气轮机，包括舰船动力燃气轮机等。

图1 贫预混燃烧室结构[2]

Fig. 1 Lean and premixing burner schematic

　　如图1所示，该燃烧室燃烧组织形式是通过空气过量与燃料预混燃烧，降低火焰温度，一级和二级燃烧区域通过控制避开化学单量比，NOx生成最高的条件，从而降低NOx的生成。另外，由于分级燃烧，可以特定控制燃烧负荷，可以满足针对不同工况负荷要求，配置不同的燃烧策略，如图2所示。

图2 GE公司燃烧室燃烧室控制策略[3]

Fig. 2 GE combustor control strategy

　　该燃烧组织技术是后面发展的其他技术基础，其他NOx控制燃烧组织技术或多或少都应用了该技术，是一种基础控制NOx技术。由于绝大部分空气与燃料预混燃烧，使得低负荷工况条件时，火焰容易被空气吹灭，造成燃烧不稳定等问题。因此，该技术还需要配合其他技术共同使用，包括旋流燃烧技术，分级燃烧技术，稳焰燃烧技术等。后面发展的其他技术，大多是针对性的改进和延伸。

　　基于贫预混的燃烧技术首先应用在航空领域，而后又拓展到燃气轮机领域，得到了很好的技术效果。高精燃烧组织技术在这两个领域得到了长足发展，但是在一般工业领域，还鲜有应用。基于此，我公司致力于针对国内一般工业领域，例如冶金，石化和建材等行业，将最先进的燃烧技术进行转化，使一般工业领域也可以应用最为先进的燃烧技术，进而提高国内工业装备技术水平。

 

参考文献：

[1] 李苏辉,张归华,吴玉新.面向未来燃气轮机的先进燃烧技术综述[J].清华大学学报(自然科学版),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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