热能板块
为您提供专业综合节能解决方案
热能板块

轴向燃料分级燃烧技术

【概要描述】常规贫燃预混燃烧技术随着燃烧室出口温度进一步提高,无法满足NOx进一步降低的标准要求。

轴向燃料分级燃烧技术

【概要描述】常规贫燃预混燃烧技术随着燃烧室出口温度进一步提高,无法满足NOx进一步降低的标准要求。

详情

  常规贫燃预混燃烧技术随着燃烧室出口温度进一步提高,无法满足NOx进一步降低的标准要求。而燃料轴向分级是在常规贫燃预混燃烧技术基础上,对燃料进行了轴向分级。该燃烧技术最早是在上世纪70年代,NASA在清洁燃烧项目上首次提出分级燃烧室可以降低NOx排放,而后Pratt&Whitney和GE公司在航空发动机和燃气轮机燃烧室都进行了成功应用,NOx最低可以降低到35ppm。真正大规模应用是在2010年前后,GE公司和Ansaldo公司在G/H及燃气轮机得到了大规模生产[1]

  根据NOx生成机理研究而知,NOx生成速率与燃气在燃烧室停留时间成正比,而燃料分级就是针对这一原理进行的技术开发,即减小二级燃料在燃烧室停留时间[2]。如图1所示,燃料轴向分为两级进入燃烧室燃烧,一级燃烧可以减低温度,二级燃烧可以减少燃气停留时间,且两级可以独立控制,可以采用Lean-Lean策略,Lean-Rich策略或Rich-Lean策略等。头部一级燃烧一般仍然采用贫预混燃烧策略可以最大程度降低NOx生成。

RYCHEN

图1 轴向燃料分级原理[2]

Fig. 1 Principle of axial fuel classification

  燃料分级燃烧室不仅可以进一步提高燃烧室温度,控制NOx排放,还可以拓宽燃烧室热负荷的调节比范围,可以对于工况要求较多的应用场景进行精细化燃烧控制和策略方面的优化。美国普渡大学和德国慕尼黑大学对该技术进行了深入研究,相关研究结论用于我公司相关产品的开发。

  结合Ansaldo公司GT36 H级燃气轮机燃烧室燃料分级设计理念,介绍该技术在燃气轮机领域的应用和设计思路,如图2所示。

RYCHEN

图2 GT36 H级燃气轮机[3]

Fig. 2 GT36 H-class gas turbine

  该燃烧技术应用在燃气轮机燃烧室中,如图2所示,根据燃气轮机整体结构而确定的燃烧室结构形式,在此基础上进行了轴向燃料分级燃烧室设计,详细细节见图3。从该结构示意图中可以清楚地了解,轴向燃料分级方法级燃烧区域的燃烧情况。相关研究表明,轴向燃料分级燃烧降低NOx排放关键在于调节第一级和第二级之间的燃料分配、空气分配与停留时间分配[2]。

RYCHEN

图3 GT36 燃烧室细节图[3]

Fig. 3 GT36 CPSC combustor detailed components

 

参考文献:

[1] 郑祥龙. 燃料轴向分级燃烧污染物排放及其交叉射流火焰特性研究[D].中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所),2020.DOI:10.27540/d.cnki.ggrws.2020.000048.

[2] 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.

[3] PENNELL D A,BOTHIEN M R,CIANI A,etal.An introduction to the Ansaldo GT36 constant pressure sequentialcombustor [C]// ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. Charlotte,NorthCarolina,USA:ASME,2017.

扫二维码用手机看

先进燃烧及其控制技术

工业极致余热回收利用系统及其关键技术

冶金步进加热炉节能环保综合解决方案关键技术

联系我们

CONTACT US

联系方式

上海市杨浦区政立路497号国正中心1号楼3楼

官方公众号

关注威尼斯wns·8885556

获取最新资讯

版权所有: 威尼斯wns8885556|官方网站-Apple Vision Arcade
网站建设: 威尼斯wns·8885556 北京
版权所有 Copyright © 2022 威尼斯wns8885556|官方网站-Apple Vision Arcade