燃气轮机燃烧室燃烧稳定性分析

介绍了燃烧稳定的经典理论,阐述了火焰稳定性的控制方法,结合文献探讨了振荡燃烧的机理。针对某F级燃气轮机燃烧室的结构特点,从喷嘴和空气旁路两方面分析了该F级燃气轮机燃烧室的燃烧稳定性,结果表明该F级重型燃气轮机燃烧室结构能够有效保证燃烧稳定。     

变工况条件下微型燃气轮机运行仿真分析

介绍了现有微型燃气轮机机型的相关参数,建立了压气机、透平、燃烧室、回热器的仿真数学模型,进而得到变工况条件下微型燃气轮机的仿真数学模型。对比仿真数学模型计算结果与典型产品参数,确认仿真数学模型准确合理。基于仿真数学模型,对200 kW回热微型燃气轮机、500 kW无回热微型燃气轮机、1 000 kW无回热微型燃气轮机进行了变工况条件下的运行分析,对微型燃气轮机组的应用具有参考价值。     

垃圾填埋气微型燃气轮机低排放燃烧室燃烧性能实验

为研究一种采用中心分级贫燃预混技术的低排放垃圾填埋气微型燃气轮机燃烧室,采用单头部燃烧室,以2种垃圾填埋气LFG1、LFG2和天然气为燃料,进行了燃烧性能实验。考察了3种燃料的点火特性以及在发动机全负荷状态下,不同主燃级喷口位置、值班级与主燃级燃料分配比例(燃料分配比)对燃烧室污染物排放、燃烧效率的影响。结果表明:在所选空气流量0.15～0.50 kg/s范围内,天然气的点火燃空比为0.000 65～0.002 50,2种垃圾填埋气的点火燃空比为0.004 04～0.006 20,均符合低污染燃烧室的设计标准;随着燃料分配比在0.2～0.5变化,3种燃料存在不同的燃料分配比,使得燃烧效率更高,污染物排放水平更低;选用燃料分配比0.3与0.4的工况下,主燃级喷口位置由旋流器前调整为旋流器中间位置后,提高了LFG2与天然气的燃烧效率,但增加了LFG1与天然气的污染物排放。     

合成气微型燃气轮机旋流燃烧特性数值模拟

以某合成气微型燃气轮机为例,通过改变其燃烧室旋流喷嘴的角度增加旋流强度,并采用数值模拟的方法从主燃区旋流强度及值班区旋流强度两方面对比分析了微型燃气轮机的旋流燃烧特性,结果表明:随着主燃区旋流强度的增加,回流区面积明显增大,燃料、空气均匀混合并迅速燃烧;但并非旋流强度越大越好,当主燃区旋流强度增大到一定程度时,回流区已经影响到了燃烧室出口处的气流流动,不利于流场的稳定,因此存在最佳的旋流角度使燃烧达到最佳的效果;值班区旋流强度的改变对燃烧流场影响不大。     

微型燃气轮机富氧燃烧室优化设计

根据微燃机燃烧室国内外实际技术水平及技术基础,对烟气循环富氧燃烧微燃机燃烧室进行了设计,并对所设计燃烧室进行模拟计算,根据模拟结果对燃烧室结构进行多次优化。选取原始计算设计模型及两个典型优化设计模型从冷态流场、压力分布、过量空气系数、温度场分布、燃烧效率、比面积热强度、出口温度均匀性等几个方面对研究结果进行了描述。结果表明:优化结果基本达到了设计要求,为富氧燃烧室的设计提供了依据。     

微型燃气轮机燃烧室性能试验测试

设计了一种以天然气为燃料的微型燃气轮机燃烧室,并对燃烧室的燃烧性能进行了试验测试。所设计的燃烧室为单级旋流器+主燃孔的折流式单管燃烧室,采用L型燃气导管实现气流在燃烧室内的180°转角;燃料喷嘴为多孔式,2排孔的喷射角度分别为120°和90°;通过掺混孔和燃气导管冷却孔相互配合的方式来满足燃烧室出口温度场的要求。测试结果表明:在设计点燃烧室的冷、热态压力恢复系数分别为0.955、0.940;点火燃空比为0.005～0.007,具有较好的点火特性;对贫油熄火特性影响较大的因素是燃烧室入口温度,当大气温度由-30℃升至30℃时,贫油熄火燃空比由0.0026降低至0.0023;排放及燃烧效率未能达到要求,尤其是CO排放较高,体积分数达到300×10~(–6);燃烧室出口温度分布的热点指标低于0.15,满足要求,但空气流量分配不合理导致火焰筒局部温度过高。     

富氧燃烧燃气轮机系统设计与变工况性能分析

随着分布式能源系统的快速发展,燃气轮机系统的设计及研究得到广泛关注。同时,富氧燃烧技术可为燃气轮机的清洁燃烧提供技术方案,因此基于富氧燃烧燃气轮机系统,先分模块对燃气轮机主要部件进行数学建模。其次,采用EBSILON仿真软件搭建富氧燃烧燃气轮机的系统模型,计算得到机组的最佳压比为π=11.18。最后,对富氧燃烧燃气轮机进行变工况分析,分析了不同负荷、压比运行时,不同运行方案对机组的整体热力性能的影响;进行助燃剂O_2变工况分析。结果表明:在助燃剂O_2质量分数低于22%时,机组比功随着助燃剂中O_2质量分数的提高而增大;在O_2质量分数高于22%时,机组比功基本维持恒定,其数值595 kJ/kg,机组效率随着助燃剂O_2质量分数的提高而增大。     

微型燃气轮机中低热值燃烧室设计及试验研究

微型燃气轮机发电是生物质气化等工艺产生的中低热值燃气的重要利用途径。基于热值为7.5MJ/m3(标准状态)的生物质气和E100型天然气微型燃气轮机设计了一种"单旋流多孔燃料喷射"中低热值低排放燃烧室,并进行了燃烧室部件试验。低压部件试验表明所设计的燃烧室点火顺利、在设计出口温度下燃烧效率高于98.5%、氮氧化物排放小于20 mg/m3。实验结果表明所设计的燃烧室可以实现中低热值燃料的高效稳定低排放燃烧,证明了燃烧室的可靠性,可以进行下一步的整机试验研究。     

微型燃气轮机环型燃烧室的设计研究

环型燃烧室虽然结构复杂，但具有燃烧效率高、结构紧凑等优点，更符合微型燃气轮机未来发展的要求。文中结合微型燃气轮机的研发，进行了100kW级微型燃气轮机环型燃烧室的初步设计工作，在设计中，采用了按燃烧完全度、总压恢复系数、原准机放大等三种方法进行基本几何尺寸的确定，并将三种设计尺寸相比较，取其最大设计尺寸进行燃烧室结构的初步设计；并在初步设计的基础上，通过数值计算及分析，探讨了燃烧室内燃烧流动和燃烧室出口温度分布的特点及其对进一步设计的影响；数值结果同设计数据的基本一致，表明文中设计基本满足了设计要求。     

微型燃气轮机富氧燃烧室数值研究

初步设计了一种采用烟气循环富氧燃烧的微型燃气轮机燃烧室,按燃烧稳定、总压恢复系数、出口温度场调节等几个方面确定燃烧室基本的几何尺寸,二次风及掺混冷却孔的位置,旋流燃烧器的结构等,并利用CFD软件对设计燃烧室的热态流场、燃烧稳定性、燃烧效率、压力损失等性能进行了数值模拟。计算结果表明,设计的燃烧室流场合理,燃烧稳定、效率高,压力损失小,基本达到了设计要求。     

PG9171E型燃气轮机变工况特性研究

通过对GE公司天然气机组PG9171E型燃气轮机的特性曲线进行分析和研究,得到了燃气轮机变工况模型.选取了3个可表征燃气轮机变工况特性的典型变量,即燃气耗量、排气温度和排气流量,并对影响这3个变量的多个相关因素进行了详尽分析,最终确立了燃气轮机变工况数学模型.研究表明,燃气轮机的工况主要由大气温度、大气压力和燃气轮机的输出功率决定,该研究对深入探讨天然气机组燃气轮机的特性,进一步提高燃气一蒸汽联合循环机组的经济性有重要的参考价值.     

燃气轮机冷热电联产系统与蓄能变工况特性

利用单轴恒速燃气轮机典型变工况计算方法和余热锅炉考虑换热系数的变工况计算方法，对冷热电联产系统的变工况进行了分析：高负荷时联产系统有明显的节能优势；但随负荷的降低，优势不断减少；在负荷降低到一定程度之后已经不如参照系统性能。为改善系统全工况性能，可将联产系统与蓄能技术有机结合。依靠对某建筑典型夏、冬季全天冷、热负荷供应进行分析，可以看到蓄能的使用使联产系统的节能率在较高基础上进一步得到提高。     

燃气轮机燃烧室预混燃烧稳定性数值研究

为充分理解燃气轮机燃烧不稳定特性,以某型燃气轮机旋流燃烧室为模型,对其预混燃烧过程进行了数值研究。结果表明:燃料/空气当量比会影响燃烧不稳定形成过程及其压力振荡特性,燃料/空气当量比越大,触发燃烧不稳定的时间越短,燃烧室内压力脉动主频越高,压力脉动主频振幅越大;距燃烧室喷嘴越近,燃烧室压力脉动振幅越大;涡旋脉动导致的火焰面面积变化极可能是引起燃烧室压力高频脉动的主要原因。     

合成气微型燃气轮机燃烧室优化设计及数值模拟

初步设计了一种以富氢合成气为燃料的微型燃气轮机燃烧室。根据相关标准及热力计算结果依次确定了燃烧室的基本几何尺寸。二次风、掺混冷却孔的位置及开孔面积和旋流燃烧器的结构等,并利用计算流体动力学软件对所设计的燃烧室的冷、热态流场,燃烧稳定性,燃烧效率和压力损失等性能进行了数值研究。计算结果表明：设计的燃烧室流场合理,燃烧稳定,燃烧效率高,压力损失小,基本上达到了设计要求。     

回热循环微型燃气轮机全工况状态反馈控制

传统的微型燃气轮机控制系统采用基于设计工况简化线性模型的转速闭环PI控制策略,回热器的加入导致传统转速闭环控制方案的动态响应变慢且有振荡。该文在推导考虑回热器的微型燃气轮机非线性模型的基础上,提出了全工况状态反馈转速闭环控制策略。利用线性化状态空间方程设计全工况固定收敛特性状态观测器和状态反馈控制律,使观测变量和状态变量的收敛特性不受变工况影响,保证全工况运行的稳定性和动态特性的一致性,给出了普遍性观测器和状态反馈控制律随负载变化的解析多项式公式。通过对设计实例的分析和仿真表明所提出的控制策略的正确性和可行性。     

三菱M701F燃气轮机单筒燃烧室内三维燃烧特性研究

针对三菱M701F天然气燃气轮机燃烧室建立全尺寸三维单筒燃烧室物理模型,兼顾主燃烧区贫预混燃烧模式和值班火焰扩散燃烧模式的组合特性,采用部分预混燃烧模型,对该单筒燃烧室内的燃烧特性进行了数值模拟研究,获得了满载荷运行工况下全尺寸燃烧室的流场、温度场和污染物分布情况;同时计算分析了不同空气过量系数下过渡段出口面最高温度、平均温度、温度分布系数OTDF以及NO_x含量的变化情况。结果表明,随着空气过量系数的增大,最高温度、平均温度及NO_x含量均逐渐下降,温度分布系数OTDF则呈逐渐上升趋势。     

基于组件的燃气轮机变工况仿真建模

该文提出了用UML统一建模语言对燃气轮机变工况仿真的建模方法,使用面向对象、基于组件的软件构架进行设计,并以一个单轴燃气轮机的变工况仿真为例予以说明。     

高炉煤气燃气轮机燃烧特性分析

通过计算分析高炉煤气的基本特性,给出了适合于高炉煤气燃气轮机燃烧室的结构形式以及燃烧所需的空气量、烟气量、燃烧温度及火焰传播速度的相对稳定范围。