大气温度对某型燃气轮机燃烧稳定性和 NOx排放影响的数值研究

为了对比扩散和预混两种不同燃烧模式下大气温度对燃气轮机燃烧稳定性和NO_x排放的影响规律,针对某重型燃气轮机燃烧室,对多旋流喷嘴燃烧室的燃烧稳定性和NO_x排放进行了数值研究。结果表明:对于扩散燃烧,大气温度升高,燃烧室内高频脉动增强,燃烧稳定性变差;对于预混燃烧,大气温度升高,有利于提高燃烧的稳定性;在扩散燃烧模式下燃烧室燃料喷嘴下游回流区的温度最高,NO_x生成量最大;预混燃烧下燃烧室头部温度分布较均匀,燃烧室NO_x生成主要集中在驻涡回流区和燃烧室中下游位置,燃料喷嘴下游回流区NO_x生成量很小;随着大气温度的升高,扩散燃烧和预混燃烧下燃烧室内NO_x的生成量均增加。研究结果可为指导燃气轮机运行提供参考。     

空气旋流数对甲烷燃烧NOx生成影响数值模拟研究

为研究甲烷-空气非预混燃烧下空气旋流数对流动特性、温度分布及其对污染物NOx生成的影响,利用CFD软件,采用标准的k-ε湍流模型、P-1辐射模型和涡流耗散模型进行数值模拟。结果表明：空气旋流数从0提高到0.8的过程中,形成的中心内回流区会强化燃料和空气混合,中心火焰向燃烧室两侧逐渐扩散,火焰长度变短,且高温区移动到燃烧室的前端,局部高温的产生得到了抑制,燃烧室内的温度场更加均匀,进而导致NOx生成量的下降。同时研究燃烧器几何尺寸对气体停留时间及NOx排放浓度的影响,发现缩小空气入口孔隙半径r和燃空径向隔板间距L会导致气流速度增大,促进反应更快地弥散到整个空间,能够进一步抑制NOx的产生。     

配风比对微型燃气轮机燃烧室燃烧性能影响的数值模拟

以采用燃料和空气预混燃烧方式的微型燃气轮机燃烧室为研究对象,根据设计参数对燃烧室进行建模和模拟计算,模拟不同工况下预混燃料在燃烧室内经过湍流流动并发生燃烧化学反应的过程,进而得到燃烧室内的热态流场、温度分布以及出口烟气中污染物的排放量.结果 表明:在总过量空气系数为3.01的情况下,随着旋流器进口当量比的增大以及助燃风质量流量比例的升高,预混火焰的锋面温度有所升高,出口NOx质量浓度与出口温度分布因子呈正相关.     

空气分级燃烧低NOx排放数值模拟研究

由煤燃烧产生的NOx引起的污染受到世界各国的重视.因此研究降低污染物排放成为燃烧研究的重要课题.对某电站锅炉的实际情况,进行了空气分级燃烧降低NOx的数值模拟研究,并和改造后的运行结果进行了比较.结果表明,分级燃烧可有效降低NOx排放,为电站锅炉清洁燃烧提供了依据.     

燃气轮机环形燃烧室内燃烧流动的数值模拟

对一个复杂的GE—F101型工业燃气轮机环形燃烧室，采用Reynolds应力湍流模型(RSM)、EBU—Arrhenius湍流燃烧模型和六通量热辐射模型描述其燃烧流动，应用FLUENT软件进行了三维化学反应流场的数值模拟研究。研究结果表明：旋流和燃料进口射流对燃烧室流内温度和流场分布有着重要的影响；利用数值手段得到燃烧室出口的温度分布以判断其能否满足透平叶片进口温度的要求是可行的；燃烧室工作压强对出口的NO分布有着重要影响。在燃用气体燃料时，燃气轮机的NO排放主要来自于热NO，瞬时NO只占很小一部分。图11参6     

重型燃气轮机先进低NOx燃烧技术分析

对重型燃气轮机领域中的低NOx燃烧技术进行介绍与说明,首先简要论述了重型燃气轮机燃烧室中氮氧化物的产生机理及抑制方法,其次,介绍了贫预混多喷嘴分级燃烧技术、富油/烽熄/贫油燃烧技术和贫预混低旋流燃烧技术等7种可用于重型燃气轮机燃烧室的先进低NOx燃烧技术,并详细论述了这7种低NOx燃烧技术的作用原理及应用进展,可为国内重型燃气轮机低污染燃烧室的设计与研制提供技术参考.     

预混燃烧下环境温度对某型燃气轮机燃烧稳定性和NOx排放影响的 数值研究

环境温度通过改变燃烧室入口空气温度进而影响燃气轮机燃烧稳定性和NO_x排放。为了掌握预混燃烧模式下环境温度对燃气轮机燃烧稳定性和NO_x排放的影响规律,本文以某重型燃气轮机燃烧室为研究对象,采用SAS湍流模型和涡耗散概念燃烧模型,通过改变环境温度,对多旋流喷嘴燃烧室预混燃烧模式下燃烧稳定性和NO_x排放进行了数值计算。研究结果表明:在燃气轮机预混燃烧模式下,提升燃气轮机环境温度,有利于提高燃烧室燃烧稳定性;环境温度从0℃上升到30℃,在不调整燃料和空气流量的情况下,燃烧室出口NO_x排放质量分数增加97.8%。     

燃气轮机燃烧室燃烧流场的数值计算

对某型燃气轮机燃烧室的燃烧流场运用FLUENT软件进行了数值模拟.在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型、"简单化学反应系统"模型和"快速化学反应"假设,用SIMPLE算法进行压力一速度耦合求解,分析了不同负荷情况对燃烧效率、出口平均温度、过量空气系数及火焰长度的影响.计算结果能够很好地反映燃烧室燃烧流动的特点,对预测燃烧室内的燃烧流动及燃烧室的优化有一定参考价值.     

燃煤电站锅炉空气分段低NOx燃烧影响因素的数值模拟

空气分段低Nox燃烧技术目前已逐渐用于现役燃煤电站锅炉的改造和锅炉设计中,通过CFD软件平台,使用数值计算的方法对空气分段燃烧技术进行研究.研究了影响燃煤电站锅炉Nox排放的因素,讨论了影响空气分段燃烧生成Nox的因素.计算结果表明,分段风喷口高度是影响最终Nox排放浓度的重要因素之一.在一定有效范围内,Nox排放浓度随着分段风喷口高度的变化并不大;分段风抽风量也是影响Nox生成的重要因素,Nox排放浓度随着分段风抽风量增大而降低.另外还需综合考虑实际锅炉的运行情况、经济效益和环境效益等各方面因素,进行合理的优化选择最佳运行参数.     

某重型燃气轮机环形燃烧室的数值模拟

完成了环形燃烧室从扩压器、旋流器到火焰简完整真实几何结构的建模,并进行三维数值模拟.数值计算采用有限速率/涡团耗散湍流燃烧模型、Realizable k-ε湍流模型、SIMPLE压力速度耦合算法以及二阶精度迎风差值格式.分析了不同负荷对流星分配、出口温度、燃烧效率、压力损失以及污染物排放的影响.在对比现场实测结果后发现...     

燃气轮机催化燃烧室的实验研究

介绍了预混和催化燃烧相结合的燃烧室原理,对此种燃烧室进行实验研究,分析了影响催化燃烧的主要因素。预混与催化燃烧相结合能延长催化剂的使用寿命,改善燃烧室的可靠性,更经济地降低燃气轮机ＮＯｘ的排放。     

燃气轮机燃烧室流场数值计算研究及分析

对燃气轮机逆流式环形燃烧室,热态三维流场的数值模拟问题进行了研究,建立了三维计算模型,生成了数值计算网格。数值模拟研究表明,改变燃烧室的几个结构参数,可以得到更加合理的流场。通过对关键截面的流动分析,可以判断燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室结构设计、改善流场奠定了基础。     

某型燃气轮机燃烧室性能数值模拟

应用CFD方法对航改QD128燃气轮机燃烧室性能进行了数值模拟。模拟结果表明:燃烧室流量分配设计基本合理,燃烧室内流场分布符合设计规律;燃烧室出口平均温度为1 298K,热点温度1 486K,径向温度分布曲线符合设计要求,OTDF=0.280,RTDF=0.086,略高于航机水平。模拟结果丰富了QD128燃机性能指标,为该机的运行、改进提供了可靠的参考依据。     

湍流燃烧模型在燃气轮机燃烧室模拟中的运用与对比

利用Fluent商业软件,对燃气轮机燃烧室C16H29非预混燃烧流场进行数值模拟。针对燃烧室的额定工况,分别采用简单概率密度函数模型、涡耗散模型、涡耗散概念模型的2步反应和5步反应过程,对湍流燃烧流场进行对比数值分析,同时,考察燃烧室Thermal和Prompt NOx排放性能。通过比较发现,有吸热反应过程的EDC-5步模型所得流域内燃烧区温度较低;出口温度均匀性最好,最大不均匀度28%;NOx排放量最少。结果表明,该模型能够更合理地预测燃烧室的流场分布。     

某重型燃气轮机环型燃烧室的数值模拟

参考现有某重型燃气轮机环型燃烧室,运用FLUENT软件对其喷嘴结构及燃烧室部分进行三维数据模拟及分析,通过数值模拟分析燃烧过程速度、压力、温度等变量的分布规律,以及对燃烧室不同截面的流场分布规律的分析,特别是对主要区域各关键截面的流场分析,从而判断出燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室的结构设计、改善流场结构奠定基础.     

STIG燃烧室流场特性的数值研究

介绍了大湿度燃烧计算模型及ＳＴＩＧ燃烧室流场计算的数值方法,并就不同蒸汽喷注方式对燃烧室流场特性的影响情况进行了广泛的数值模拟研究,得出了一些规律性的结论。图８参７     

燃气轮机燃烧室中快速型NO形成的数值计算

为数值预测燃气轮机燃烧室生成的快速型NO含量,分别采用完全NO机理GRI3. 0(其中快速型NO机理为HCN子机理)及GRI3. 0_modified(其中快速型NO机理为NCN子机理),通过计算流体力学(CFD)软件计算贫预混旋流火焰下的总NO生成,并将出口NO浓度的计算结果与实验值进行比较;然后分别采用加法和减法计算了HCN子机理及NCN子机理的快速型NO的生成。结果表明:GRI3. 0及GRI3. 0_modified均对出口NO浓度做出了准确的预测,GRI3. 0_modified的准确度比GRI3. 0高7%,这归功于后者的NCN子机理对前者的HCN子机理的替换;加法与减法的计算结果相互对应,验证了这两种方法计算快速型NO的准确性; NCN子机理的快速型NO生成速率高于HCN子机理,前者的NO出口浓度比后者高1倍,分别占各自完全NO机理生成的总NO出口浓度的17%(NCN)及10%(HCN)。     

湍流燃烧模型对某燃气轮机燃烧室性能计算的影响

针对某型燃气轮机环形燃烧室,通过数值模拟,对比分析了Standardk—ε、RNGk-ε、Realizable k-ε、Standard k-ω、雷诺应力五种湍流模型以及简单概率密度模型（PDF）、有限速率模型、涡耗散模型（ED）、涡耗散概念模型（EDC）四种燃烧模型对环形燃烧室性能计算的影响。结果表明：Realizable k-ε模型模拟的冷态流场与PIV试验测量结果最符合;EDC模型最能合理的模拟燃烧效果,但在预测NOx排放时不如有限速率模型精确。以上结论为后续该型号燃气轮机环形燃烧室的数值计算和设计提供了参考。