燃料热值对燃气轮机燃烧特性的仿真分析

针对燃气轮机运行过程中出现的燃烧不稳定和NO_x排放高的问题,开展了不同负荷下燃料热值对燃气轮机燃烧特性(燃烧稳定性和NO_x排放影响规律)的仿真研究。以某燃气轮机分管型燃烧室为研究对象,在不同负荷下,保持燃料流量、空气流量、大气温度等参数不变,仅改变燃料热值,采用数值仿真方法对燃气轮机设计压力监测点的压力、燃烧室出口温度及NO_x排放数据进行分析。结果表明：负荷区间相同,热值增加,高频段所对应的压力脉动幅值减小,热释放率脉动的高频频率增加,NO_x排放增加;热值相同,负荷增加,高频段所对应的压力脉动频率增加,高频段压力脉动幅值减小,热释放率脉动频率增加,NO_x排放增加。     

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。     

燃气轮机燃烧技术的研究与应用

本文概述了国内外燃气轮机燃烧技术的研究，应用及发展情况，重点介绍了航机改型燃机改烧多种燃料带来的一系列技术关键及对策，以及目前为满足高效低污要求的各种燃烧室方案。     

微型燃气轮机燃油燃烧室燃烧特性的模化试验研究

基于模化试验方法,对设计的100kW级微型燃气轮机燃油燃烧室在额定工况下的性能以及在保持微型燃气轮机燃烧室出口排气温度不变的情况下,改变进口空气温度对燃烧室燃烧特性的影响进行了研究。结果表明,燃烧室燃烧效率达到99%以上,总压恢复系数达到94.5%,出口温度最大不均匀度低于20%,NOx排放指标低于9g/kg,火焰筒壁面温度分布均匀。此外,随着燃烧室进口温度的升高,燃烧效率增大,出口温度最大不均匀度减少,CO和UHC的排放指标明显降低,但总压恢复系数有所降低,NOx排放指标有所升高。     

燃气轮机双燃料低排放燃烧室技术特点分析

针对双燃料低排放燃烧室,总结了各主要燃气轮机厂商双燃料低排放燃烧室技术现状与特点,并对各双燃料燃烧室按燃烧方式进行了对比归类。分析指出:双燃料低排放燃烧室的可切换工况范围、燃料切换时间、燃料适用范围和双燃料启动功能是设计/使用较为关心的性能要求,双燃料喷嘴设计、在线切换系统、混合燃烧技术、低排放集成技术和吹扫冷却技术是目前双燃料燃烧室的研发重点/难点;具备燃料适应性宽广、大工况比短时燃料切换、可长时混烧性能的双燃料低排放燃烧室是双燃料燃烧室发展的主要趋势。     

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。     

初始条件对燃气轮机DLE燃烧室性能影响研究

以单头部中心分级旋流干式低排放(Dry Low Emission, DLE)燃烧室为研究对象,以天然气为燃料,针对不同的全局当量比、进口温度、进口压力条件开展试验测试和数值模拟,研究燃烧室的燃烧性能以及污染物排放的变化规律。研究发现：随全局当量比增大,中心回流区长度略有增大、宽度变窄、回流速度增大,燃料量的增加使得高温区面积明显扩大,燃烧室出口温升明显增大,出口温度分布系数变化不大,燃烧室出口CO和NO_x排放摩尔分数明显增大;随进口温度的增大,中心回流区长度先明显增大再减小、宽度变窄、回流速度先增大再减小,进口空气温度的升高使得反应速率加快从而导致燃烧室出口温度升高,但温升、出口温度分布系数变化不大,CO和NO_x排放摩尔分数增大;随进口压力的增大,中心回流区长度、宽度略有增大,回流速度增大,燃烧室内部和燃烧室出口温度无明显变化,出口温度分布系数减小,CO和NO_x排放摩尔分数受影响较小。     

微型燃气轮机燃烧室性能的数值研究

针对Capstone公司的C30微型燃气轮机的燃烧室，采用κ—ε湍流模型、EBU—Ambenius湍流燃烧模型描述其燃烧流动，采用扩展Zeldivch机制描述HOx生成；应用分区结构化网格和SIMPLE算法求解控制方程，进行了三维燃烧流动的数值模拟研究，同时对燃烧室的整体性能进行了分析。通过数值计算及结果分析，着重研究了环型贫燃预混燃烧室的燃烧组织形式对燃烧室性能的影响，并探讨了流动控制板对燃烧室内燃烧流动和燃烧室出口HOx分布的影响。数值研究的主要目的是配合新型微型燃气轮机的研制，获得微型燃气轮机燃烧室的设计经验，为研制既有高燃烧效率和燃烧稳定性，又有低HOx排放特性的燃烧室奠定基础。     

氢燃气轮机燃烧技术研究进展

在加速碳达峰、实现碳中和过程中,氢作为一种多用途的能源载体受到越来越多的关注.碳中和能力优秀的先进燃气轮机在能源、电力行业中发挥着保障能源安全和平衡电力瞬时供需的作用,使用氢等碳中性燃料的燃气轮机有着广阔前景和需求.回顾了氢燃气轮机燃烧室的发展历史,介绍了氢燃气轮机燃烧技术发展过程中面临的主要问题,归纳了解决回火和NO...     

旋流管状火焰燃烧器内低热值燃气的燃烧

考察了不同种类低热值燃气预混气在旋流管状火焰燃烧器中的燃烧特性,比较了稀释气种类、燃气热值和组分等对可燃极限、火焰温度分布、燃烧效率及污染物排放的影响.结果表明,惰性气体CO2替代N2使可燃极限变窄、燃烧效率降低,而用H2替代部分CH4则有利于稳燃并改善燃烧效率.对4种实际低热值燃气的燃烧测试结果表明,管状火焰燃烧器可以实现多种低热值燃气稳定、高效、低排放的燃烧.     

微型燃气轮机低热值燃料燃烧室喷嘴流动实验研究

为适应生物质气低热值、组分变化大的特点,达到燃烧室燃烧稳定、低排放要求,在某60 kW级微型燃气轮机环形燃烧室结构的基础上,新设计了一种具有不同预混孔结构的新喷嘴,并在上海交通大学微型燃气轮机单喷嘴燃烧室实验台上对原喷嘴及新设计喷嘴进行冷态流动实验,对比分析不同稀释孔直径及工质参数条件下原喷嘴及新喷嘴对燃烧室空气流量分配比及过量空气系数的影响。研究表明:燃料流量、空气流量变化会影响燃烧室空气流量分配,空气温度变化对燃烧室空气流量分配无影响;燃料热值降低会导致燃烧室过量空气系数增大,需要匹配直径更大的燃烧室稀释孔;相比于原喷嘴新喷嘴的流量分配比较大,为使其适应低热值燃料,需要匹配的燃烧室稀释孔直径为11.0 mm,该条件下新喷嘴可适应CH_4摩尔分数为50%~90%的燃料。     

舰船燃气轮机燃烧室壁温试验研究

文中提出壁温分析整理时应采用Tws=Tw(288)/T_1这一折合温度。研究结果表明,影响分管或环管型燃烧室寿命的关键部位是联焰管后第一段筒身末端及第二段筒身。该处最易发生翘曲,鼓包、变形。消除的办法是保持该处气膜冷却的稳定性。本文同时建议在对燃烧室寿命进行估算时,引入加速次数作为修正因子。     

喷油定时对柴油机超多喷孔预混合燃烧影响研究

柴油机低温预混合燃烧能够同时大幅度降低NOx和碳烟(soot)排放,本研究采用大量废气再循环(EGR)实现低温燃烧来降低NOx排放,采用超多喷孔喷油嘴并结合高压喷射来缩短喷油持续期,实现预混合燃烧从而降低soot排放,主要对喷油定时如何影响柴油机超多喷孔预混合燃烧性能进行了试验研究,选定4个试验工况,通过改变喷油定时来测试柴油机性能,结果显示随着喷油始点从上止点前向后推迟,各工况的NOx和soot排放都有不同程度的同时下降,有别于传统燃烧方式,但HC,CO,比油耗(BSFC)有所升高。     

天然气预混催化燃烧的特性

制备了1%(质量比)Pd/Al_2O_3陶瓷蜂窝催化剂,并用钡、镧、铈等氧化物对其进行改性,然后负载在堇青石载体上,并进行天然气预混催化燃烧实验。研究了空燃比、功率对催化燃烧尾气排放的影响,结果表明,催化燃烧温度在500～900℃时,空燃比、气体流速都会对催化燃烧效果产生影响;当空燃比在8.3～19时,可实现稳定催化燃烧;空燃比在11～19时催化燃烧效果较好,尾气中CO几乎为零,HC低于10~(-5),NO_x低于5×10~(-6)。     

M70IF燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整

本文分析了三菱M701F燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整的方法,以及这些特点对燃烧室部件的影响。