采用烟气再循环的联合循环机组热力性能分析

张兆宇，计京津，彭淑宏

(上海电气燃气轮机有限公司，上海 200240)

在燃气轮机循环效率提升、透平前温升高以及污染物排放指标日趋严格的发展背景下，烟气再循环(Exhaust Gas Recirculation, EGR)技术受到研究机构与厂商越来越多的关注。

受限于当前低NOx燃烧器的有效工作温度区间，J级燃气轮机的NOx排放问题需要采用其他新型低NOx燃烧技术加以解决[1]，EGR技术即其中一种。EGR通过将一部分透平或余热锅炉的烟气与压气机进气空气混合，来稀释空气中的O2，使燃烧速度降低，减少局部火焰高温现象，从而抑制热力型NOx的生成。由于这一特性，EGR被视为下一代燃气轮机的研发储备技术。

除了为下一代燃气轮机提供NOx排放解决方案，EGR还具备其他热力性能方面的使用价值，包括：通过进气加热实现进气系统除冰，并调节热力循环总体性能，起到和进气加热(Inlet Bleed Heating, IBH)系统类似的效果；在降低燃烧室O2浓度的同时提升燃气的CO2浓度，更有利于排气的碳捕集。

世界主要动力设备厂商在EGR领域普遍有较成熟的技术积累。GE开展了EGR对F级燃气轮机DLN燃烧器排放性能影响的实验研究[2]，并申请了数个关于EGR的专利作为未来的技术储备，例如：将透平排气送入压气机进口，实现燃烧室NOx排放的降低[3]；使烟气进入燃烧室进行二次燃烧，提升排气中CO2的含量，增强碳捕捉能力[4]；利用再循环的烟气替代压气机抽气，用于透平的冷却，减少燃气轮机排气中的O2含量[5]；将再循环烟气用于进气系统除冰和除湿[6]等。三菱计划将EGR燃烧技术应用于1 700 ℃燃气轮机，并完成了燃烧室的高压燃烧试验[7]。……