深南电（东莞）唯美电力有限公司 广东东莞 523000
摘要：2015年1月1日，新《环保法》开始正式施行，其中增加了重点污染物排放总量的控制制度，这为我国的环境治理提出了更高的要求，而火力发电排放的氮氧化物是造成环境污染的主要物质之一，控制火力发电厂燃气轮机氮氧化物的排放量对于环境污染的治理有着极其重要的作用。因此本文选取一个点，通过着重对燃气轮机降低氮氧化物排放的干式方法的分析，期望控制氮氧化物排放量，对环境污染治理出一份力。
关键词：燃气轮机；氮氧化物；干式方法
0前言
环境污染治理中的大气污染治理一直是一个很棘手的问题，其中氮氧化物的排放量超标更是造成这一问题的重点原因，要解决这个问题不可避免的要寻找对策降低氮氧化物的排放量。这就要求我们要将关注点转移到氮氧化物最大的制造者--发电厂上来，从发电厂中燃气轮机的身上寻找突破点，或许会找到不错的解途径。
1.降低氮氧化物排放成为当务之急
氮氧化物即NOx，它是由N2O、NO、NO2、N2O3等等多种化合物组成的一类物质。NOx产生的方式之一是燃烧，而火力发电要燃烧大量的物质，这就必然导致产生大量的氮氧化物，造成酸雨，腐蚀建筑物等等其他设施内，造成巨大的经济损失。近年来，我国在大力发展经济的同时，对自然生态环境造成了一定程度的破坏，因NOx排放量超标引起的各种环境问题越来越多。因此控制电厂燃气轮机氮氧化物排放量已成当务之急。
2.NOx的生成机理
相关研究结果表明，NOx主要有以下几种生成途径：燃料型NOx，是燃料中的氮化合物通过燃烧，发生热分解氧化生成；热力型NOx，是指空气中的氮气在高温条件下氧化而生成；快速型NOx，是当燃烧燃烧时，空气中的氮与碳氢离子团发生化学反应，加快速生成的NOx。在这几种种生成模式当中，快速型生成型所占比例是最少的，仅为5%左右；当温度不超过1300摄氏度时，几乎没有热力型的生成，但当温度小于1500摄氏度后，热力型的NOx生成很小，但当温度大于1500摄氏度后，温度每增加100摄氏度，热力型的NOx生成增加6-7倍。
3.燃气轮机降低氮氧化物排放量的几种主要方式
当前的技术中，能够控制氮氧化物排放量的方式主要有两种：其一是控制氮氧化物在燃烧过程中生成，扼杀其于摇篮中；另一种是在氮氧化物生成后排入余热锅炉时进行尾部烟气脱硝，或者是采用两者的结合来达到超低的氮氧化物排放效果。其中的方法有：
3.1燃烧室注水 / 注蒸汽技术
其是针对 NOx的生成机理，采取向燃烧室中注入少量蒸汽或水降低燃烧区温度的一种有效措施。这样可以控制并降低 NOx的生成，但同时在一定程度上也降低了燃气轮机效率。其本质是通过以水吸收热量降温的形式，从而减少热力型NOx的形成，在使用喷水或蒸汽时，可以将氮氧化物的含量降到25mg/m3。但有一定的安全隐患并对机组寿命有影响，目前已不再使用。
3.2催化燃烧技术
催化燃烧技术其实是在燃烧室内设置一些具有催化作用的元件，如设计催化燃烧组件和加入催化剂等，这些催化物质可在可燃的混合物通过时，使其与氮化物和碳化物进行化学反应，从而达到降低 NOx及 CO 排放量的目的，这一技术可以吸收降低90%的氮氧化物，使氮氧化物排放量符合国家标准，不超过50mg/m3或120mg/m3。但是由于催化剂存在会腐蚀零部件影响其机械强度，及在硫成份较高时容易引起中毒等问题，所以目前该技术没有得到广泛应用。
4.干式方法在燃气轮机降低氮氧化物排放中的运用
这是本文中所论述的重点，前面所列的一些燃气轮机降低氮氧化物排放的一些方法，或多或少的都会有一些不足之处，这就需要我们寻求一个新的更好的途径来解决这一问题，我们要将目光细化，关注到更细的点上，即从干式方法方面去探讨降低燃气轮机氮氧化物排放量的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.1 DLN-2燃烧系统
F级燃气轮机的出现带来了DLN-2燃烧系统，这个系统现在更是一个标配的存在。支持DLN-2系统的燃烧不是唯一的，天然气与轻油均可作为燃料，但使用不同原料所采用的模式也会不同，这是以基本负荷的大小来定的，以一半为届点，用天然气时，如果基本负荷小于1/2，采用扩散燃烧模式，若是负荷大于1/2，则可采用预混模式。但以轻油作为燃料时，就要采用扩展模式，需要加入一定的水或水蒸气。
4.1.1燃烧室
DLN-2的燃烧室是单级的，不会有超过一个区域的燃烧区域会同时经历燃烧。大部分的天然气在输入后会被注入到预混器当中并与空气混合；混合之后的气体会喷向燃烧区域，并稀释低NOx燃烧。剩余大概10%的天然气，会通过布设在燃烧筒周围的筒体注入到喷嘴旋流器前的空气流中，这部分燃料会起到控制燃烧室内压力动态振动的作用。
4.1.2运行模式
DLN-2的系统有以下几种燃烧模式：①一次气。这种燃烧模式是指燃料舍弃一个喷嘴，只在四个喷嘴的扩散通道进行燃烧；②L-L。这一种燃烧的模式比第一种复杂一点，是指燃料进入四个喷嘴的一次散布通道和三次预混气通道。③先导预混。该模式是在燃烧过程中IGV温度控制没有投入或是预混模式被禁止时运行的，在先导预混模式中，前三次气流量的分配为固定不变。④预混。这种模式一般是一定条件下使用的，在压气机进口抽气加热投入的基本负荷要达到50%。
4.2 DLN-2.6燃烧系统
DLN-2.6燃烧系统与DLN-2燃烧系统相比，2.6系统采用了全预混的燃烧模式，更为简便，燃烧更有效益。2.6系统最大的特点是将燃烧室的的喷嘴增加了一个，变为六个，它可独立调节燃料流量，就算把这个喷嘴关闭，燃料也不会产生额外增加的一氧化碳量。其余的五个喷嘴以二、三的模式分成了两组。此外，2.6系统的全预混模式可分为5种不同的模式，具体为PM1燃烧、PM2燃烧、PM1+PM2燃烧、PM1+PM2+PM3燃烧以及PM1+PM2+PM3+QUAT燃烧。这些模式之间并非是对立的关系，它们之间可以互相转换。由于2.6系统采用了全预混模式，从而使得燃烧室的结构获得了简化，并且整个系统由单一的控制阀进行调节，喷嘴的控制方式也得以简化。
干式低氮燃烧技术的基本原理其实就是“燃料预混”，即以适当的过量空气系数将空气与燃料预先进行混合均匀后再使其进入燃烧室燃烧。其特点是燃料浓度和反应温度在燃烧区域内都是均匀的，也是在预先的时候通过严格控制的。在一般情况下，燃气轮机燃烧室的燃烧区域火焰温度通常是在 1000一2500K之间，而在1670一1900K的温度范围内，会生成极少的CO和NOx含量。可以将这个原理加以利用，在燃烧室的结构设计当中，可通过对进入燃烧区燃料的空气比例进行控制，有效地将以天然气为燃料的燃气轮机氮氧化物的排放量控制在50mg/m3以内，将以天然气以外其他燃气为燃料的的燃气轮机氮氧化物排放量控制在120mg/m3以内。
5.结语
根据以上这些内容的分析，在燃气轮机运作的一个过程当中，燃烧各种东西作为它的能量来源，不产生出一点氮氧化物这是不可能的，相反，它排放的量非常大，这也是一个不争的事实，这些氮氧化物的大量排放必定是会对社会环境、对自然环境、对大气环境以及对人的身体健康等个方面造成严重的危害，产生氮氧化物的罪魁祸首即为发电厂的燃气轮机的运行，为此我们必须寻找出一些方式，在确保燃气轮机能够正常稳定工作的前提下，尽最大可能地降低其氮氧化物的排放量。而这篇文章的角度点即为从燃气轮机降低氮氧化物的干式方法进行阐述，针对干式燃烧法不同的机型，可以选用相应的DLN燃烧系统。综上表明，通过干式燃烧的方法来解决燃气轮机降低氮氧化物的排放量问题是完全有可能的。因此，这种方法可以在发电厂中加以宣传，使其得到推广，为中国的环境治理出一份微薄之力。
参考文献：
[1]刘世秀.PG9171E燃气轮机排气温度控制及燃烧监视[J].中国高新技术企业，2013（8）：56-58.
[2]张学镭.燃烧中低热值燃料时燃气轮机系统的应对方案及其性能分析[J].中国电机工程学报，2012（9）：110-112.
[3]王志刚.燃气轮机干式低NOx燃烧DLN2.0+控制系统[J].发电设备，2013（5）：326-330.
[4]潘科锋，卢如飞.V94.3A燃气轮机DLN混合型燃烧器的低N0x排放特性[J].发电设备，2011（2）：102-105.
论文作者:卢俊
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/10
标签：燃气轮机论文; 氧化物论文; 排放量论文; 燃料论文; 模式论文; 燃烧室论文; 喷嘴论文; 《基层建设》2016年11期论文;