燃烧室低压模化试验的数值分析与试验对比

为了分析燃烧室出口温度场接触式测量误差生成的原因,对某型燃气轮机燃烧室采用数值模拟与性能试验两种研究方法,对相同参数条件下燃烧室出口温度分布的数值计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明:出口温度场测量耙安装位置及测量区域、测量段几何外形偏差对测量结果影响较大,出口温度场测量段提高加工精度、增大测量面积、采用隔热涂层等方法,减少或去除扰流及外界不均匀传热影响是现阶段提高燃烧室出口温度场测量精度的可行方法。     

主燃孔位置对燃烧室性能影响研究

针对燃烧室的结构设计与性能优化,基于三维数值模拟方法研究了不同主燃孔位置下的燃烧室空气 分配特性、多物理场分布以及性能参数的变化规律。结果表明,主燃孔位置改变对空气分配比例、燃烧效率 以及总压损失的影响较小,而对回流区结枸、高温区以及出口温度场分布的影响较大;随着内侧主燃孔向上 游移动,燃烧室的回流区和出口温度场分布得到有效改善;当内侧主燃孔与喷嘴之间的距离由65. 3 mm减小 到63.3 mm 时,燃烧室出口温度分布系数（outlet temperature distribution factor,OTDF)可降低 0.043。     

国产重型燃气轮机单管燃烧室性能试验研究

以某国产重型燃气轮机单管燃烧室为研究对象,通过全压试验进行燃烧室出口温度场分布品质、火焰筒壁面温度、燃烧效率和压力脉动等性能参数的录取,将试验结果与中压模拟试验进行对比分析,验证燃气轮机燃烧室性能设计的合理性。试验表明,全压试验燃烧室出口温度场分布指标满足设计要求、出口温度场分布云图和火焰筒壁面温度与中压模拟试验具有相似趋势,中压模拟试验的火焰筒局部壁面温度高于全压试验结果,全压试验所测燃烧室燃烧效率高于中压模拟试验。研究获得的数据为燃气轮机在示范电站的整机运行考核提供参考,同时对国产其余型号燃气轮机燃烧室的全压试验具有一定的指导意义。     

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。     

微型燃气轮机燃烧室流场数值分析与试验研究

采用CFD方法对微型燃气轮机蒸发管燃烧室进行结构设计和流场分析,采用试验方法进行验证,主要考查设计点状态下的燃烧效率、压力损失、燃烧室出口温度场分布不均匀系数F_(OTD)与出口温度场径向不均匀度F_(RTD)。对比分析燃烧室出口温度的CFD与试验结果,二者吻合较好。试验表明:该燃烧室燃烧效率为99.6%,压力损失为4.3%,出口温度平均后的F_(OTD)为0.102,F_(RTD)为0.067。     

进气温度对微型燃机燃烧室污染物排放性能的影响

燃烧室是微型燃气轮机的四大部件之一,其性能优劣直接影响微型燃气轮机的整体性能。以一微型燃气轮机燃烧室模型为研究对象进行热态实验,研究不同进气温度对污染物（UHC、CO、NOx）排放性能的影响。实验结果表明,进气温度升高,使燃烧反应速度加快,有利于天然气更快更完全的燃烧,从而减少未燃尽碳氢化合物UHC,抑制CO的生成,并降低NOx的排放浓度。     

对某种低热值煤气燃烧室性能的评估与核算

本文对Kilngas/MS5001燃烧室在燃烧低热值煤气和柴油时的总体性能作了对比与评价,并对该燃烧室在调试过程中的几种典型工况进行了气动参数与热力参数的核算,得到了某些对理解低热值煤气燃烧性能有帮助的参数,可供设计这类燃烧室的参考.     

中心值班火焰对燃烧室性能影响的试验研究

为提高贫燃料燃烧预混低排放燃烧室燃烧稳定性,研究值班火焰对燃烧室工作特性的影响,对国产某型燃烧室进行了模化燃烧试验。试验测试了值班火焰熄灭、贫燃料预混燃烧、富燃料半扩散燃烧状态下,燃烧室各性能参数。分析试验结果发现值班路燃料增加,燃烧稳定性提升,NO_x排放升高,出口均匀性变差,壁面温度降低。并据此绘制1.0工况燃烧室特性线,得到合理工作区间,可以在满足燃烧室设计要求同时达到NO_x和CO排放均低于30 mg/m~3(15%O_2),已达到国际领先水平。试验测定,在0.5工况时,值班火焰可以拓宽贫燃料燃烧熄火边界50%以上。     

燃气轮机燃烧室预混结构性能的数值研究

采用Fluent软件对某旋流预混燃烧室燃料与空气的预混和燃烧进行了数值模拟,分析了轴向叶片式旋流器叶片参数对预混均匀性、回火特性、总压损失和污染物排放的影响,并提出了燃料喷孔结构的改进方案.结果表明:旋流器叶片遮盖度为1.0~1.5,叶片角度为40°~55°,叶片数目为8~12时能够获得较好的燃烧性能;缩小燃料喷孔的孔径,采用旋流器与燃料喷孔合并的结构,合理布置燃料喷孔的位置3种改进方案均能有效改善预混均匀性,降低燃烧的最高温度,3种改进方案依次使NO_x的体积分数比原来降低91%、35%和91%.     

掺混孔结构对燃烧室性能影响研究

针对燃气轮机NO_x排放较高的问题,试验研究了某型燃气轮机火焰筒掺混孔前移后,点火、熄火、污染物排放及出口温度场等燃烧性能。研究结果表明：将火焰筒掺混孔前移20 mm至第2道冷却气膜后,贫油点火油气比由0.023 35～0.033 02增加到0.024 46～0.036 33;熄火油气比由0.005 18～0.006 88增加到0.005 90～0.007 17;污染物排放中CO由969.54增加到1 090.45 mg/m³;UHC（未燃碳氢）由116.93增加到145.91 mg/m³;NO_x由163.85降低到87.0 mg/m³;出口温度分布系数由0.225 5增加到0.244 9。通过调整掺混孔孔径比,温度分布系数降低至0.229 2,接近原型水平,可以实现较低NO_x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热力性能的实验研究

对一微型燃气轮机燃烧室在不同负荷下的热力性能进行了实验研究,得到了该燃烧室在不同负荷下燃烧效率,出口温度分布,总压保持系数及NOx排放浓度等燃烧室性能指标参数的变化情况.结果表明,该燃烧室在各个实验负荷工况下均具有优异的性能,同时随着负荷的增加,压力损失增大,NOx排放浓度降低.     

掺混孔调整对燃气轮机DLN燃烧室性能影响研究

掺混孔是影响燃气轮机燃烧室出口温度分布的重要设计参数.针对多喷嘴DLN燃烧室开展整体数值计算,探讨了掺混孔尺寸调整对燃烧室性能的影响规律.研究表明,减小掺混孔一方面可使进入燃烧室头部的空气量增多,燃烧峰值温度和平均温度显著下降,有利于改善燃烧特性,另一方面削弱了掺混孔射流卷吸效应,使火焰筒金属壁面的高温区范围大幅缩小....     

燃烧室预混段燃料_空气混合规律的数值研究

燃料与空气的均匀混合是稀态均相预混燃烧技术的关键.采用数值模拟方法:研究了多种工况条件下一个圆柱形射流预混段内燃料与空气的混合过程.结果显示,增加预混段长度,减小燃料喷嘴直径,降低燃气平均速度和提高燃气湍流度,都能提高预混段的混合能力.研究获得了所有主要参数的统一定量关系,可用它通过内插或外推来预测其它条件下燃料和空气的混合情况.研究结果对于认识预混过程的机理和燃烧室的设计有重要的参考价值.     

某重型燃气轮机燃烧室的性能试验与调试

在中国一航涡轮院高压试验台上,对中国第一台具有自主知识产权的某重型燃气轮机(E级)燃烧室进行了燃用天然气的性能试验与调试,着重于燃烧室出口温度场试验与调试以及污染物排放含量试验.结果表明:设计工况下燃烧室出口周向温度分布系数为0.30,径向温度分布系数为0.13,排放污染物含量(NOx)为 204 mg/m3,这些指标均超出设计要求.通过调整火焰筒掺混孔尺寸,增加预混燃烧比例,使周向温度分布系数降为0.20,达到设计要求,并使径向温度分布系数降为0.10,接近设计要求.此外,还从理论上分析了燃烧室排放超标的原因及改进方向.     

沼气成分对微型燃气轮机燃烧室影响的数值分析

为了探究沼气成分的变化对微型燃气轮机燃烧室性能产生的影响,对微型燃气轮机环形燃烧室在不同成分沼气条件下的流动及燃烧过程进行了数值分析,得到了燃烧室内部的压力、温度及污染物生成量等参数,并对比了在不同甲烷含量的沼气下,燃烧室燃气侧的来流参数、内部温度和污染物分布以及出口参数的变化。计算结果表明:为保证微型燃气轮机的热负荷,燃气中甲烷含量的降低将增大燃气侧的流量以及压力。而燃气中二氧化碳含量的增加,增大了燃烧室内的高温区域面积以及温度梯度,并影响了燃烧反应的充分进行,增加了NO_x与CO的生成量。     

某型燃气轮机燃烧室常压模化试验研究

开发一款燃烧天然气的中小型地面燃气轮机燃烧室,并对该燃烧室采用单筒燃烧室压力模化试验进行燃烧特性分析.结果表明:在设计工况点,总压损失系数为3.5％,NOx排放浓度为14.5 mg/m3,CO排放浓度为2.2 mg/m3;改变热负荷时,压力振动平稳,幅值很小;燃烧室熄火边界当量比为设计值的75％左右;该燃烧室燃烧特性满...     

排气弯管结构参数对回流环形燃烧室出口温度分布的影响

本文采用标准k-ε湍流模型进行弯管准三维轴对称和三维数值模拟,研究弯管几何结构对回流环形燃烧室出口温度分布的影响.结果表明,弯管中心轴线长度和进出口面积收敛比对出口温度分布有重要的影响,压力损失系数的影响次之.得到了弯管进出口温度分布系数的比值与压力损失系数、无量纲中心轴线长度和进出口面积收敛比的函数关系,所得结果可为...     

进气畸变对回流燃烧室性能的影响研究

针对燃气轮机实际运行过程中不同火焰筒之间的空气流量畸变问题,以回流燃烧室为研究对象,开展三维数值模拟,分析进气流量改变对燃烧室多物理场分布特征和燃烧室性能的影响。结果表明：进气流量偏离理想设计对燃烧室回流区结构、温度场、总压恢复系数和燃烧效率等参数产生不利影响,而对燃烧室空气流量分配比例、主燃孔和掺混孔射流深度等参数的影响不明显;随着进气流量的减小,燃烧火焰拉长,燃烧室出口温度均匀性变差,燃烧效率急剧降低。