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2燃气轮机氮氧化物排放的影响因素分析

目前，国内外燃气轮机氮氧化物减排技术多样，有燃烧室注水/注蒸汽技术、干式低氮燃烧技术、催化燃烧技术等，目前主流技术为干式低氮燃烧技术。根据对江苏省燃气电厂调研，低氮燃烧技术受到生产厂家、燃气轮机控制方式以及外界温湿度变化等因素影响，因此本文将从这三个方面加以分析。

2．1不同主机厂家的排放差异

为了比较江苏省现有燃气机组本体在正常负荷下的氮氧化物减排能力，本文对三大主机厂家透平出口NOx排放水平进行了比较。

如表2所示，除三菱E级机组样本少未计入外(数据不具代表性)，江苏省其它所有在役机组均已统计其中。表2排放水平为本文图2表述的每台机组最高浓度平均值之和与机组数量的比值。

从表2可知，对于F级和E级机组，正常负荷条件下不同主机厂家的氮氧化物排放水平差异不大，其中西门子机组由于采用环型或筒型燃烧室，有别于其它厂家的环筒型燃烧室，实现正常负荷下的低氮排放难度更大。目前，江苏省燃气电厂由于排放达标，均未对燃气轮机本体进行升级或改造，省内现有燃气轮机的低氮燃烧技术差异不大。

2．2燃气轮机的控制方式变化

目前，燃气轮机本体降氮受到多重因素约束。较难在平衡其它重要运行参数后实现更低的氮氧化物排放水平。以江苏省某9F级机组启动阶段的燃料控制为例。

如表3所示，在启动阶段初期，机组需要增加值班燃料阀(扩散燃烧方式)开度确保燃烧稳定，此时值班燃料阀开度是正常运行阶段的1．29倍。在正常负荷下，为确保燃烧温度不致过高而导致氮氧化物排放超标，值班燃料阀开度减小，同时预混燃料阀开度达到开机阶段的2．2倍。

燃气轮机的排放也受到机组安全性的影响。某9F级机组在正常负荷阶段，通过减少燃料量降低了机组出力和效率，同时减少了氮氧化物排放浓度，但机组振动加速度(ACC值)明显升高，机组安全性受到一定影响。

因此，燃气轮机的燃烧控制需平衡出力、安全、排放等多方面因素，通过控制燃烧降低氮氧化物同时会受到其他因素的制约，较难实现全负荷低氮排放。

2．3大气温湿度的变化

理论分析，大气温度、湿度的变化，将会影响机组的燃烧温度，进而影响氮氧化物的排放。通常情况下，环境湿度升高时，NOx排放会降低。江苏省实际调研情况，如下图5至图7所示。

图中A、B、C电厂机组分别为西门子、GE和三菱机组，图中统计的是一年排放数据。由图5、图6、图7可知，尽管三台机组氮氧化物排放受环境湿度的影响存在差异，但趋势一致，大气湿度越大，氮氧化物排放浓度有降低的趋势。

大气温度对氮氧化物排放影响趋势存在差异，A电厂环境温度升高，氮氧化物浓度有升高的趋势;B电厂氮氧化物浓度升高趋势不明显;C电厂氮氧化物浓度先升高再降低。目前由于外界环境较难控制，燃气轮机基本为被动应对，同时通过大气湿度来降低氮氧化物浓度的空间有限(5～10mg/m3)，因此建议作为辅助降氮手段应用。

综上所述，通过对氮氧化物排放的影响因素分析，省内现有本体燃烧技术的降氮能力差异不大，但较难实现全负荷低氮排放，并受到自身出力、安全性等因素约束以及受到外界温度、湿度变化影响，降氮空间有限。随着未来几年江苏省环保标准的提高，燃气电厂还应考虑加入其它降氮措施。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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