燃气轮机NOx生成机理及降低措施样本

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。燃气轮机 NOx生成机理及降低措施一 燃烧过程中 NOx生成机理1. 热力型 NOx生成机理 ( 泽尔道维奇机理 )热力型 NOx是指空气中的 N2 在高温条件下氧化生成的氮氧化物 , 其主要成分是 NO。按照这一机理 , 空气中的 N2 在高温下氧化 , 是经过如下一组不分支的链式反应进行的 , 生成速率如下式所示 :生成 NO所需的活化能很大 ,一般氧原子与燃料中可燃成分之间的活化能较小 , 反应较快 , 因此 , NO 一般不在火焰面上生成 , 主要生成区域位于火焰下游高温区。温度对热力型 NOx的影响是非常明显的 , 当温度

2、低于 1800K时, 热力型 NOx生成量很少 ,当温度高于 1800K 时,反应逐渐明显 ,而且随着温度的升高 , NOx生成量急剧升高。从图中能够大致看出 , 温度在 1800K 左右时 , 温度每升高 l00K, 反应速度将增大 6 一 7 倍。由于在实际燃烧过程中 , 燃烧室内温度分布一般是不均匀的 , 如果有局部的高温区域 , 则在这个区域会生成较多的 NOx, 它可能会对整个燃烧室内的 NOx生成起到关键的作用。 因此 , 在实际的燃烧器设计过程中应尽量避免局部高温区的形成。过量空气系数对热力型 NOx的影响也是非常明显的 , 热力型 NOx生成量与氧浓度的平方根成正比 , 即氧浓

3、度增大 , 在较高的温度下会使氧分子分解的氧原子浓度增加 , 从而使热力型 NOx的生成量增加。但在实际燃烧过程中情况会更复杂一些 , 因为过量空气系数的增加一方面增加了氧浓度 , 另一方面也降低了火焰温度 , 从总体趋势上来看 , 随着过量空气系数的增加 , NOx生成量先增加 , 到达一个极值后下降。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。气体在高温区域的停留时间对热力型 NOx 生成也有影响 , 主要是因为 Nox 生成反应速度较慢 , 没有达到化学平衡所致。 在其它条件不变的情况下 , 气体在高温区停留时间越长 , NOx 生成量就越大 , 直到达到化学平衡浓度。

4、2. 快速型 NOx生成机理有关快速型 NOx的生成机理到当前为止尚有争议 , 其基本现象是碳氢燃料在过量空气系数小于 1 的情况下 , 在火焰面内急剧生成大量的 NOx, 而 CO, H2 等非碳氢燃料在空气中燃烧却没有发生这种现象。 对于这种现象 Fenimore 等人认为不能用扩大的泽尔道维奇机理来说明 , 并提出快速型 NOx(P一 NOx)的生成机理且 , HCN 是 P-NOx生成的重要中间产物。弗尼摩尔等研究了减压甲烷火焰内 HCN浓度和温度变化规律 , 发现随着燃烧温度的上升 , 首先出现 HCN, 并在火焰面内达到最大值 , 然后再下降。在 HCN浓度降低的同时 , NOx

5、的生成量急剧上升 , 这说明快速型 NOx的生成机理与热力型 Nx 机理不同。快速型 NOx主要在 a0.7) 时排放性能优于单管燃烧室 ; 预混燃烧室 CO排放浓度很低 , 然而较高的进气旋流数可导致燃烧室火焰稳定性下降。另有文献对贫预混燃气轮机燃烧室的火焰稳定以及排放特性进行了实验研究 , 该实验在常压下、 实验室条件下进行 ,采用的是单管燃烧器, 主要研究了燃料与空气混合度对燃烧室排放特性的影响。实验结果表明 ,燃料与空气混合不均匀度的增加在整个贫预混条件下均可增大燃烧室Nox 的排放 ,而且氧原子浓度的增加对 NO生成浓度的增加的贡献占50%以上 ; 实验还表明混合不均匀度的增加可显著降低燃烧室的稳定燃烧边界,这是因为一方面混合不均匀度的增加增强了燃烧室内燃烧的震荡, 另一方面提高了燃烧室的贫熄火极限 ; 最后经过实验观察发现 , 在燃烧室不稳定燃烧过程中, 火焰呈周期性运动 , 其火焰特性以及不稳定机理显著依赖于化学当量比以及混合不均匀度。Sadamasa Adachi 提出了一种超低 NOx的