基于数据和神经网络的燃气轮机NOx排放预测与优化
2021-01-21朱华昕李苏辉韦晓峰
赵 刚, 朱华昕, 李苏辉, 朱 民, 韦晓峰
(1.郑州燃气发电有限公司,郑州 450010; 2.清华大学 能源与动力工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084)
符号说明:
P——机组功率,MW
A——燃烧室振动加速度,m/s2
H——燃烧室压力脉动,Pa
Tamb——环境温度,℃
Tgas——天然气温度,℃
Tout——透平出口温度(OTC),℃
θIGV——压气机进口导叶开度,%
qm,pil——值班火焰燃料质量流量,kg/s
p2——燃烧室进口压力,Pa
qm,pre——预混火焰燃料质量流量,kg/s
pdel——燃烧室压降,Pa
g——重力加速度,m/s2
当环境温度波动时,燃气轮机的NOx排放会偏离正常范围,污染物排放量增加,燃烧稳定性降低。因此,每当季节交替时往往需要对燃气轮机进行燃烧调整,在保证机组安全运行的前提下,尽量减少NOx排放。
燃烧调整前必须要掌握NOx排放与燃气轮机运行参数之间的函数关系,才能在调整时针对性地改变关键参数,使之达标。对于NOx排放与燃气轮机参数之间的关联,已有大量基于物理分析的经验和半经验公式。Lefebvre[1]根据航空发动机燃烧室排放数据得出NOx排放量经验公式,认为影响NOx排放量的主要因素为燃气停留时间、混合速率和化学反应速率。Lewis[2]总结出在贫燃情况下NOx生成量经验公式,认为NOx生成量只与燃烧时的温度和压力有关。Røkke等[3]基于多台燃用天然气的燃气轮机实验数据得出NOx排放量经验公式,认为燃空比和燃烧压力对NOx生成的影响最大。这些研究揭示了燃烧室中影响NOx排放的关键运行参数,但是这些经验公式往往针对某一具体型号或工况,适用范围窄(泛化性能差),如Lefebvre的经验公式仅适用于非预混燃烧的航空发动机,而Røkke等的经验公式没有考虑不同工况下值班火焰(非预混燃烧)燃料与主火焰(预混燃烧)燃料质量流量之间的比例对NOx排放的影响。……
