燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是把燃氣輪機布雷頓循環(huán)(Brayton Cycle)和蒸汽輪機朗肯循環(huán)(Rankine Cycle)集成的高效發(fā)電系統(tǒng)。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)具有啟停速度快,熱效率高,污染物排放低的優(yōu)點,是電網(wǎng)調峰運行的重要手段。大量的聯(lián)合循環(huán)機組在啟動過程中,余熱鍋爐煙囪有或輕或重的冒黃煙現(xiàn)象。研究表明,造成聯(lián)合循環(huán)煙囪排煙呈現(xiàn)黃色的主要原因是煙氣中含有一定量的NO2。一般來講,燃氣輪機中燃燒室產生的NOx主要是NO,部分究認為NO在排煙過程中發(fā)生了 NO-NO2的轉化反應生成了一定濃度的NO2,導致煙氣呈現(xiàn)黃色。本文結合反應模擬、實驗驗證和現(xiàn)場測驗,研究煙氣組分如一氧化碳、氧氣、一氧化氮、水蒸氣等組分的濃度以及溫度和停留時間對NO-NO2轉化的影響規(guī)律。具體內容如下:1)選用柱塞流反應器(PFR)計算,通過Chemkin計算和實驗,研究在組分、溫度對NO-NO2轉化的影響。研究表明:在燃氣輪機透平排氣的典型組分下,CO的存在會導致排氣中的NO向NO2轉化,600-700℃是NO轉化率最高的溫度區(qū)間,溫度低于400℃或者高于800℃條件下,NO向NO2的轉化率都很低。同時一定量的水蒸氣和氧氣是轉化反應發(fā)生的必要條件,氧氣體積分數(shù)在5%以內時對NO的轉化率影響變化大,超過5%氧濃度后NO轉化率受氧濃度影響趨于穩(wěn)定。2)利用敏感性分析的方法分析NO-NO2轉化反應影響較大的基元反應和高活性自由基。研究表明,在450℃-650℃時,CO的氧化和NO的氧化是互相偶合在一起,共同形成一個鏈式反應,并且能夠相互促進氧化,隨著溫度的升高,鏈式反應逐漸解耦,當溫度高于約800℃,CO在氧化過程中對與NO的氧化反應的依賴性大大減弱,NO-NO2轉化率降低。NO的轉化率隨溫度的升高先達到一個最大值,然后下降。3)通過6FA燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組啟動過程中排氣組分的測量,分析聯(lián)合循環(huán)機組在實際運行中NO-NO2的轉化規(guī)律。結果表明,6FA燃氣輪機在啟動過程的NO2由兩部分構成,一部分是燃燒室排放,另一部分是NO在余熱鍋爐中轉化生成。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院工程熱物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM611.31;X773
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．２．?１５?ＮＯ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｉｎｌｅｔ?ＮＯ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??由圖２．?１２，在入口處ＣＯ濃度為５０ｐｐｍ，滯留時間均為２ｓ，入口處通入的??ＮＯ濃度越高，生成的Ｎ〇２越多。但是由圖２．１３，從轉化率的角度分析，入口處??ＮＯ濃度的增高并不能一直促進ＮＯ轉化率的提高，無論入口處ＣＯ濃度為５０ｐｐｍ、??２００ｐｐｍ或者４００ｐｐｍ，?ＮＯ的轉化率都會隨著入口?ＮＯ濃度的增加而降低，分析??隨著Ｎ０２濃度的升高，一定程度上抑制了?Ｎ０－Ｎ０２的生成，同時氣體的滯留時??間也影響轉化率的變化。由圖２．?１４可以看出，當入口?ＮＯ濃度高的時候，反應??達到最大轉化率需要的時間更久。圖２．?１４、圖２．?１５表明改變入口?ＮＯ濃度，影??響轉化率的因素還包括滯留時間和反應溫度。??２．２．５水蒸氣濃度對反應的影響??１８??

（Ａ：?Ｎ２氣罐，Ｂ：?〇２氣罐，Ｃ：?ＣＯ氣罐，Ｄ：?ＮＯ氣罐，Ｅ：流量控制器，??Ｆ：蠕動泵，Ｇ：伴熱帶，Ｈ：電阻爐，Ｉ：煙氣分析儀）??如圖３．１所示，實驗裝置系統(tǒng)包括：??１）

重型燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)啟動黃煙生成原因研宄??Ｉ?ＬＪｉ??圖３．?２流量控制器?圖３．?３伴熱帶??Ｆｉｇ．３．?２?Ｆｌｏｗ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?Ｆｉｇ．３．?３?Ｈｅａｔｉｎｇ??Ｍ?＂＂＂Ｍ??ｍ?□??圖３．?４管式電阻爐?圖３．?５?蠕動泵??Ｆｉｇ．３．?４?Ｔｕｂｅ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｆｕｒｎａｃｅ?Ｆｉｇ．３．?５?Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ?ｐｕｍｐ??根據(jù)實驗設備，實驗為了明確煙氣溫度、各組分濃度等因素對反應的影響，??通過改變某一組分的濃度或者溫度條件，測得反應后氣體各組分的濃度，通過對??比分析個因素對轉化反應的影響規(guī)律。根據(jù)燃機基本工況運行排煙成分，入口各??組分摩爾分數(shù)為，ＣＯ：?５．０Ｅ－５，水蒸氣：０．０９，?Ｎ２：?０．７８９９２５，?ＮＯ：?２．５Ｅ－５，?０２：??０．１２。通過改變入口組分的濃度，研究對轉化反應的影響，其中ＮＯ氣體濃度變??化范圍為０￣２００ｐｐｍ，?ＣＯ氣體濃度的變化范圍為０？５００ｐｐｍ，０２體積分數(shù)的變化??范圍為０￣１５％，溫度的變化范圍為４５０°Ｃ？８５０°Ｃ。??３．２實驗結果??３．２．１溫度對反應的影響??控制電阻爐溫度
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本文編號：2869042