合成气燃气轮机燃烧室的试验研究

对某分管型燃气轮机燃烧室及其两个用于燃烧中热值合成气的改造方案在中压全尺寸试验台上进行了考核和实验研究。试验采用的等容积流率模化准则,即采用与真实燃烧室相同的尺寸、燃料、过量空气系数以及燃料和空气进口温度,而空气的总压和流量以及燃料的流量取为真实参数的1/6。试验结果表明2个改造方案的性能参数,包括燃烧效率、总压损失、出口温度分布、火焰筒壁面温度分布和火焰的稳定性(贫燃料熄火极限)都能够满足设计要求。此外,与原型燃烧室燃烧轻柴油的工况相比,2个改造方案在燃烧合成气时燃烧室主燃区的火焰筒壁面温度升高,而燃烧室的NOx排放大大降低,火焰的稳定性得到明显改善。因此保持火焰筒开孔规律不变,增大气体燃料喷射孔面积并增强旋流对燃烧室进行改造,使其能够高效洁净地燃烧中热值合成气,该方法是可行的。     

预混段结构对氢燃料旋流预混燃烧诱导涡破碎回火极限影响的数值研究

燃烧诱导涡破碎(combustion induced vortex breakdown,CIVB)回火是氢燃料旋流预混燃烧可靠运行所面临的重要问题之一。文中通过数值模拟分析了预混段长度L和预混段出口水力直径D对CIVB回火极限的影响。数值"试验"设计方案的选取借鉴试验设计(DOE)方法,而结果处理则采用方差分析方法。得到如下结论:L和D对回火临界当量比?cri和熄火因子Cquen都有显著影响,其中?cri对应LD2,Cquen对应LD;预混段结构通过改变混合物在预混段内的停留时间作用于CIVB回火极限,可以通过减小L或D改善CIVB回火的发生;此外,文中证实了回火极限与预混段几何结构间函数关系的存在,拓宽了已有时间尺度模型的应用范围。     

油区地热能开发新工艺的研究

在油区地热资源开发过程中,应用井内换热和尾水回灌的对井供热系统可以提高地热资源开发效益、避免地热水资源浪费和实现可持续发展。文章使用了地热储二维分布模型和井筒传热模型．通过对地热储的数值模拟预测了尾水回灌过程中地热储的压力响应和冷却效应,通过对井筒的热力计算得到了井内换热器的最优设计方法。计算结果表明,地热储对尾水回灌的压力响应非常迅速,压力场能很快达到稳定;回灌冷水的影响区集中在回灌井的周围,冷区半径增长的速度越来越慢。井内换热器在最佳设置深度时,经济效益达到最大值;井内换热器设置深度不变,增大载热水的流量经济效益将增加,但是获得的热能温度下降。     

加注不凝气体测量蒸汽干度

依据理想混合气体的热力学特征,研究了一种比较简便的间接测量蒸汽干度的方法--加注不凝气体测量蒸汽干度,该方法即可用于地面管线,了可用于井下蒸汽干度的测量。该方法具有造价低、精度高、便于现场应用的特点。     

储气库地面站场U型管换热器的失效分析

U型管换热器是石油天然气工业和能源工业常用的管壳式换热器的结构形式之一。介绍了天然气地下储气库地面站场的2台双壳程U型管换热器出现的一种罕见失效形式，并且对这种失效原因进行了初步分析。分析结论为该种结构型式换热器的设计、制造和使用提供了依据及注意事项。     

地下储气库天然气回采的节流脱水分析

天然气绝热节流是地下储气库回采的关键技术，可以利用节流冷效应实现回采天然气的脱水、脱油。天然气脱水后的露点与绝热节流过程有关，并且它对天然气的集输有较大影响，因此有必要利用绝热节流模型准确地分析回采天然气的节流过程。为此，利用基于BWRS状态方程的绝热节流模型计算了板876储气库回采天然气的高压节流温变等焓线。用该模型分析板876储气库的两级实际节流过程，分析结果揭示了一级节流后温度随井口压力变化的规律，确定了J-T阀（二级节流阀）前温度的安全运行范围。所得计算结果为储气库建立科学完备的生产制度提供了可靠的依据。     

空气温度对甲醇燃烧影响的数值模拟研究

甲醇是一种清洁燃料,在燃烧污染物排放方面比天然气还有优势。但是由于缺少专用的燃烧设备,限制了甲醇在工业领域的大规模推广应用。甲醇的一个重要特性就是汽化潜热大,单位质量的汽化潜热约为汽油的3.7倍,约占到其低位热值的6%。如果采用压力雾化方式燃烧,甲醇在汽化过程中从周围环境吸收大量热量,会造成局部区域温度降低,给燃烧的稳定性造成一定的影响。采用高温空气燃烧可以加速甲醇的蒸发,提高局部区域的温度,改善燃烧稳定性。通过数值模拟方法分析了空气温度对甲醇燃烧过程的影响,为高温空气甲醇燃烧机的设计提供参考。数值模拟结果表明:(1)提高空气温度可以有效提高甲醇的蒸发速率和燃烧效率,有利于提高燃料的利用率;(2)空气温度的升高会导致NO_x排放明显增加。     

合成气自点火延迟特性分析

合成气的自点火延迟时间是预混器设计的关键参数之一,合成气富含大量的H2,因此自点火延迟时间要比常规燃料短很多,预混段过长将会导致自点火的危险。目前燃气轮机条件下的合成气自点火延迟的实验数据仍然很少,且尚未出现一种可以准确预测低温高压下合成气自点火延迟时间的化学反应机理。主要分析了温度、压力、当量比、氧含量、氢含量五大因素对自点火延迟时间的影响,并且修正了GRI3．0、Song等机理来模拟低温反应中的扰动因素影响,得到了较好的结果,同时还在Walton经验公式的基础上做了一定修改,使之与目前存在的数据更为接近。     

燃气轮机无焰燃烧技术的研究进展

燃气轮机无焰燃烧具有分布式火焰、低压力波动、低污染排放等特性,总结了氧化剂温度、氧浓度和烟气循环率对无焰燃烧效果的影响,以及无焰燃烧的多燃料适应性,给出了适合无焰燃烧数值模拟的燃烧模型,归纳了产物的停留时间和燃烧室尺寸对污染物排放的影响;对国内外出现的燃气轮机无焰燃烧室进行了总结和可行性分析,指出了下一步的研究重点是液体燃料无焰燃烧的基础研究和应用研究。     

高氢燃料预混燃烧稳定极限的计算与实验研究

合成气（主要成分为氢气和一氧化碳）易于回火的特性阻碍了贫燃料预混燃烧的顺利实现。为了深入了解此类燃料的燃烧特性,本文用V型火焰研究了不同含氢量对合成气的回火和吹熄极限的影响,得到几何相似的燃烧器的稳定极限。通过分析得到无量纲数表示的稳定极限,可用于预测此种类别燃烧器的稳定极限。为下一步设计旋流预混器打下基础,具有较强的工程应用价值。由于测试条件的限制,回火时的流场特征无法通过实验得到,借助CFD工具实现对回火的详细流场模拟。