基于蓄热式换热模型的乏风瓦斯逆流热氧化装置设计方法

为现实乏风瓦斯逆流热氧化装置的快速参数设计,提出逆流热氧化装置的稳定运行判别条件。基于蓄热式换热模型的解,结合装置整体的能量平衡,首先对氧化装置的最低稳定运行甲烷体积分数进行了计算。结算结果表明:在低流速时,装置的最低稳定运行甲烷体积分数主要由装置的散热决定,此时流速提高,装置的最低稳定运行甲烷体积分数会降低;流速较高时,装置的最低稳定运行甲烷体积分数主要由装置的蓄热性能决定,此时流速提高,装置的最低稳定运行甲烷体积分数会升高。使用实验获得的最低稳定运行甲烷体积分数数据对模型计算结果进行验证,实验结果和模型的计算结果基本一致。进一步根据模型计算了乏风瓦斯逆流氧化装置稳定运行的通风量范围以及蓄热体需求量。     

天然气燃料轴向分级预混燃烧特性研究

低NOx排放是燃气轮机燃烧室的重要性能指标,面对燃烧室出口温度不断增加的趋势,新型燃烧技术探索应用成为必然。燃料轴向分级(Axial Fuel Staging,AFS)燃烧作为一项可行技术方案已在各燃机厂商的最先进燃气轮机燃烧室上获得应用,其主要通过降低高温烟气有效停留时间和低氧浓度燃烧来实现低NOx排放。基于Chemkin平台建立轴向分级预混燃烧室化学网络模型,针对1 973 K燃烧室,研究二级负荷比例、当量比和停留时间对NOx/CO排放的影响规律,对比分析主燃区高温烟气与二级未燃预混气掺混特征的影响,获得AFS燃烧的污染物排放特性和关键影响因素。同时,在贫预混燃烧器上,设计二级喷射段,实验研究二级火焰结构、污染物排放等燃烧特性。结果表明,相比于常规贫预混燃烧,AFS燃烧在高温区体现出很好的低NOx优势,且能拓宽低NOx工况范围,其中主燃区温度、二级当量比和停留时间匹配特征、主燃区高温烟气与二级预混气掺混性能等是关键。     

微型HAT循环过渡过程动态模拟

在建立压气机、燃烧室、透平、回热器、湿化器、气水换热器、转轴转动惯性模型、气道热惯性模型和燃料供给系统模型等单元部件动态模型的基础上,建立了恒转速微型HAT循环的系统动态模型及其控制系统模型。对其阶跃降负荷过渡过程进行了动态模拟,并与微燃机简单、回热循环进行了对比。结果表明,该动态模型能够有效地对系统的过渡过程进行模拟与分析,计算稳定可靠,可为微型HAT循环控制系统设计与分析提供模型基础;控制系统设计合理,能够满足调节负荷和转速的要求,保证循环系统安全运行;水路的热惯性对系统响应影响较小,而回热器的热惯性是影响微型HAT循环和回热循环过渡过程响应的主要因素。     

考虑透平冷却的再热燃气轮机联合循环 热力性能参数影响

燃气轮机再热被认为可以提高效率和比功。本文基于准一维透平连续膨胀冷却模型和底循环简明 估算模型对再热燃气轮机联合循环进行热力性能研究，以GT-26燃气轮机为基准分析了循环总压比、燃烧室 出口温度、再热压力等关键参数对联合循环热力性能的影响特性，并与无再热燃气轮机的联合循环性能进行 了比较。研究表明:不同燃烧室出口温度下的再热燃气轮机联合循环效率最大值对应的循环总压比相差不 大;不同燃烧室出口温度和循环总压比下，联合循环效率对应的最佳高压透平膨胀比不同。当燃烧室出口温 度为1 683 K时，在各自的效率最佳压比下，再热燃气轮机联合循环比无再热燃气轮机的联合循环效率提高 了 1.34个百分点，同时比功提高了 33.2%。     

整体煤气化湿化燃气轮机循环热力性能分析

本文以降低NOX排放和有效利用低品位热量为出发点,将燃料或空气湿化应用到整体煤气化燃气轮机循环中。基于水煤浆激冷或废锅流程气化炉,构建了多种整体煤气化湿化燃气轮机循环并分析了其热力性能。研究表明：燃料湿化循环系统效率较高;空气湿化循环燃气轮机比功较大;无论采用何种湿化方式,废锅流程循环系统效率都要高于激冷流程;蒸汽底循环保留的空气湿化循环系统具有利用系统外部中低品位热量、大幅提高系统效率的潜力。     

某航空发动机燃烧室天然气湿燃烧数值模拟研究

针对某型航空发动机燃烧室,探究将其改造为天然气湿燃烧低污染燃烧室的可行性。采用计算流体力学方法,研究了压力(1～2.33 MPa)、空气预热温度(510～790 K)及加湿比例(0～2.0)对温度分布、污染物排放的影响。通过Chemkin软件进行参数化计算,对全局当量比进行补偿,以确保燃烧室出口温度均达到设计值。计算结果表明:高压工况下,火焰向燃烧室出口方向延伸,导致出口径向温度分布恶化,其中,压力2.33 MPa时NO_x排放量是常压下的10倍;较高的空气预热温度将导致NO_x排放量增加,但同时可能有利于消除局部高温区;NO_x排放量随加湿比例的提高单调下降,但CO质量浓度表现出先降后增的趋势;无当量比补偿时NO_x质量浓度偏差最高达到90.7%;综合考虑NO_x和CO的排放特性,改造后燃烧室最佳燃料加湿比为1.5。     

通风瓦斯蓄热式热氧化过程数值模拟

为模拟通风瓦斯蓄热氧化过程的工作特性,并在此基础上优化关键性参数,建立了包含周期性边界条件和甲烷单步氧化反应机理的单通道均相反应模型,模拟实验室尺度下的以蜂窝蓄热体作为换热介质的蓄热式热氧化过程。用计算流体力学方法计算获得通风瓦斯蓄热式热氧化过程中气体流量、甲烷浓度对装置工作特性的影响。计算结果表明,单侧0.3 m长度的蓄热体,30 s的切换周期,可以满足一定范围内的通风瓦斯氧化需求。模拟给出了稳定和非稳定状态下沿流向的温度分布,可以发现温度分布从启动状态的抛物型温度场,经过上百个切换周期过渡到稳定的梯形温度场,实现自维持运行。     

燃气轮机改烧焦炉煤气的适应性研究

AGT-25燃气轮机改烧焦炉煤气具有很好的经济性和市场前景,有必要开展适应性研究,包括焦炉煤气喷嘴、双燃料系统和燃料切换控制程序.对焦炉煤气喷嘴结构进行了数值模拟,选出两种喷嘴结构开展部件燃烧试验,对比确定装机的喷嘴方案.按研究结果更换焦炉煤气喷嘴和双燃料系统,增加燃料切换控制程序,实现了燃气轮机以焦炉煤气为主燃料的工...     

喷管结构对甲烷微混燃烧特性的影响研究

微混燃烧是一种具有潜力的低污染燃烧技术,而作为基础单元的微管结构对燃烧特性有显著的影响。以单元微管模型燃烧器为对象,在空气预热加压和常温常压2组工况下,使用计算流体力学方法分析了不同微管直径、微管后段长度、火焰筒微管面积比时的甲烷微混燃烧特性。数值模拟结果表明：常温工况的火焰长度明显增长,并且增幅受到微管直径和面积比的影响较大;随着微管直径增大,火焰筒内流场和温度场基本相似,无量纲火焰长度变化不大,但是微管直径更小时2组工况的火焰长度变化更小,具有更好的适应性;随着微管后段长度增加,微管出口湍流强度大幅降低,火焰长度明显增加,2组工况下火焰长度的变化趋势较为一致;随着火焰筒与微管面积比增加,火焰长度有先缩短后增长的趋势,而面积比在4.0～9.0时火焰长度较短,燃烧性能较好。研究结果对燃气轮机燃烧室具有参考价值,对自由射流火焰也有一定的参考意义。