马方磊

(张家港华兴电力有限公司， 江苏苏州 215627)

天然气发电作为一种清洁高效的发电模式，具有环保、启停快速、热效率高及调峰性能优越等优点。GE S109FA-SS燃气-蒸汽联合循环机组(简称S109FA-SS机组)的额定功率为395 MW(环境温度为15 ℃)，燃气轮机功率占2/3，汽轮机功率占1/3[1]。某电厂的S109FA-SS机组启停十分频繁，在机组启动和低负荷(小于170 MW)阶段，余热锅炉烟囱冒黄烟现象十分明显[2]，NOx排放质量浓度最高达到230 mg/m3，超过国家环保标准(50 mg/m3)，环保压力很大。笔者对S109FA-SS机组启动过程中NOx排放量超标的原因进行分析，并通过主机设备技术改造和运行操作优化，降低机组启动过程中NOx排放量。

1 NOx排放量超标原因分析

该GE 9FA燃气轮机配置了18个DLN2.0+燃烧室，每个燃烧室的头部均匀地布置了5只燃料喷嘴，每只喷嘴内部都有1个供入扩散燃烧燃料和1个供入预混燃烧燃料的通道，燃料分别来自D5、PM1、PM4 3路天然气母管，各燃烧模式概况见表1。图1为DLN2.0+燃烧室的气体燃料系统示意图。为了确保燃料在启动和低负荷工况下稳定燃烧，燃料将随机组的工况变化，分级供向各燃料喷嘴，形成不同的燃烧模式。

表1 燃烧模式概况

图1 DLN2.0+燃烧室的气体燃料系统

燃气轮机点火至S109FA-SS机组负荷到170 MW经历3种燃烧模式阶段，即扩散燃烧模式(5只喷嘴的扩散火焰均以扩散燃烧模式工作)、次先导预混燃烧模式(5只喷嘴中1只喷嘴的扩散火焰作为值班火焰)、先导预混燃烧模式(5只喷嘴的扩散火焰都作为值班火焰)。扩散火焰的燃烧区温度高达 2 000～2 200 ℃，造成燃气轮机的NOx排放量很高[3]，在经过余热锅炉的过程中，燃烧不完全而生成的CO和未燃尽碳氢化合物等，促使NO向NO2的转化率大幅升高，导致烟气中的NO2浓度显著上升。……