川崎重工：完成燃气轮机DLE燃烧器中40%氢混烧技术的开发

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摘  要：日本川崎重工业株式会社利用在氢燃烧方面积累的技术经验，在燃气轮机的DLE燃烧器中成功使氢以高达40%的体积比与天然气混烧，并实现稳定的低NOx运行，进一步推进了使用氢燃料的燃气轮机燃烧器的开发，为实现碳中和作贡献。

关键字：燃气轮机、DLE燃烧器、氢混烧技术、氢供应链、氢燃料燃气轮机

川崎重工业株式会社（以下简称“川崎重工”）是日本首家开发出燃气轮机DLE(Dry Low Emission^※1)燃烧器中40%氢混烧技术的燃气轮机制造商，在燃气轮机的DLE燃烧器中，成功使氢以高达40%的体积比与天然气混烧，并实现稳定的低NOx^※2运行。通过将本项技术应用于川崎重工制造的燃气轮机的DLE燃烧器上（目前正在运行），可以有效利用现有设备的同时，通过利用氢能为实现碳中和作贡献。

与天然气相比，氢具有更快的燃烧速度和更高的燃烧温度，因此特别是在主燃烧器的稀释预混燃烧^※3中，存在NOx排放量的增加和燃烧器部件的过热等技术问题。

本次，川崎重工利用在氢燃烧方面积累的技术经验，开发出能够适当地控制稀释预混燃烧和再热燃烧^※4器内的燃料比的系统，从而实现了抑制Nox生成的稳定氢混烧技术。

川崎重工的DLE燃烧器采用了组合稀释预混燃烧和再热燃烧的独特方式。稀释预混燃烧通过使燃料与空气混合后燃烧，消除了局部高温区，大大减少了NOx的生成；再热燃烧通过在稀释预混燃烧后添加燃料来保持主燃烧器的稳定燃烧，同时在几乎不产生NOx的情况下调整输出。

通过组合这两种燃烧器，当使用天然气燃烧时，能够在宽输出范围内实现低于15ppm(O₂=15%)的NOx排放量。本次开发中将这种燃烧方法应用于氢的混烧，实现了与天然气相同水平的低NOx且稳定的燃烧。此外，由于不需要改造燃气涡轮的发动机主体，并且可以通过重组系统来混烧氢，因此可以在保持燃气轮机可靠性的同时利用氢能。

此外，如下表所示，川崎重工正在推进以下三种使用氢燃料的燃气轮机燃烧器^※5的开发与商业化。此次开发中的是表中的②DLE燃烧器，在扩大零碳氢和副产氢的利用方面发挥重要作用。

川崎重工着眼于氢能普及，实现脱碳社会，正在推进“制造”-“运输”-“储存”-“使用”的氢供应链的技术开发。其中，氢燃气轮机是“使用”领域的重要产品之一，有助于约占日本CO₂排放量四成的发电领域的脱碳化。今后，川崎重工也将进一步推进使用氢燃料的燃气轮机燃烧技术的开发，为世界人民的幸福生活和地球环境的未来作贡献。

注释：

※1 无需喷射水和蒸汽而将燃烧温度控制在低温，从而减少NOx排放量的方法。

※2 指氮氧化物。物质在高温下燃烧时，空气中的氮和氧结合生成的氧化物，是光化学烟雾和酸雨的原因物质之一。其排放受到了《空气污染防治法》和日本地方自治体条例的限制。其中，《空气污染防治法》的规定值为84ppm（O₂=15%换算值）。

※3 预先将燃料和空气均匀混合而成的稀释预混气体喷射到燃烧器中并使其燃烧的方法。通过采用这种燃烧方式，可以获得没有局部高温区的均匀温度分布，能够大幅度降低NOx。

※4 在稀释预混燃烧的下游投入燃料并使之燃烧的方法。通过调整再热燃料，可以在稳定稀释预混燃烧的同时调整输出，从而可以稳定较低的NOx排放量。

※5 氢燃气轮机的开发路线图。

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翻译：王宁愿

审校：贾陆叶

李   涵

统稿：李淑珊

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