大气温度对燃气轮机燃烧及NOx排放影响的数值分析

"该文档是关于大气温度对某型号燃气轮机燃烧稳定性和NOx排放影响的数值研究，作者来自西安热工研究院。研究对比了扩散燃烧和预混燃烧两种模式下，大气温度变化对燃气轮机性能的影响。扩散燃烧模式下，大气温度升高导致燃烧稳定性下降，NOx排放增加；而预混燃烧则受益于温度升高，燃烧稳定性提升。在燃烧室内，NOx生成主要集中在特定区域，如扩散燃烧模式下的燃料喷嘴下游回流区，预混燃烧模式下的驻涡流区和中下游位置。研究结果对优化燃气轮机运行具有指导意义。" 本文探讨了燃气轮机的核心问题，即燃烧稳定性和环境保护方面的NOx排放。燃气轮机有两种主要的燃烧方式，扩散燃烧和预混燃烧。扩散燃烧，燃料与空气在燃烧室内边混合边燃烧，其优点在于燃烧稳定，但缺点是NOx排放较高。相反，预混燃烧通过预先混合燃料和空气来降低燃烧温度，从而减少NOx生成，然而它的燃烧稳定性相对较差。 研究指出，大气温度的增加对两种燃烧模式产生了不同影响。在扩散燃烧中，高温会加剧燃烧室内的高频脉动，降低燃烧稳定性，同时增加NOx的生成。而在预混燃烧模式下，高温有助于提高燃烧的稳定性，尽管这并不意味着NOx排放会减少。燃烧室内NOx生成的热点区域在扩散燃烧中位于燃料喷嘴下游的回流区，而在预混燃烧中主要集中在头部的均匀温度分布区域以及驻涡流区和燃烧室中下游位置。 此外，研究还强调了大气温度上升对燃烧室内NOx生成的普遍影响，即无论在扩散燃烧还是预混燃烧条件下，NOx的生成量都会随着大气温度的升高而增加。这对于燃气轮机的设计和运行管理提出了挑战，需要寻找平衡点以确保在保持燃烧效率的同时，尽可能地减少有害排放。 燃气轮机，特别是采用贫燃预混燃烧技术的F/H级重型燃气轮机，由于其燃空比接近熄火极限，容易出现燃烧不稳定问题，可能导致设备损坏和安全风险。因此，理解和研究大气温度及燃空比对燃烧稳定性的影响至关重要，这将有助于开发更有效的策略以改善燃气轮机的性能和环保性。