基于相关性分析的燃气轮机燃烧优化研究

针对燃气轮机燃烧室调节过程低效和调节参数的强耦合性等问题,结合机理分析和数据驱动方法,研究分析燃气轮机燃烧系统燃烧调节的主要运行数据,采用互信息熵(Mutual Information Entropy,MIE)方法对燃烧调节过程的参数进行相关性分析。结合燃烧调节的基本过程,提出一种基于MIE相关系数的燃烧调节新方法,有效地解决了燃烧调节优化问题。通过试验数据集,在燃气轮机常见负荷工况下进行验证试验,试验结果表明,该方法能够快速完成常见工况下燃烧参数的调节优化,效果良好,改善了燃气轮机燃烧调节过程。

冲击加多斜孔双层壁冷却方式气膜绝热温比研究

采用传热传质类比方法 ,对冲击加多斜孔双层壁冷却方式气膜绝热温比进行了实验研究。主要考虑了双层壁夹缝高度、冲击壁、吹风比、孔排列方式、以及孔间距对局部绝热温比的影响。并且给出了根据 5种几何结构实验板的展向平均绝热温比沿流向的分布运用最小二乘法拟合公式。研究结果表明 :对某一确定几何结构的多斜孔实验板 ,加冲击壁与否以及双层壁间夹缝高度的变化对相同吹风比下的绝热温比影响甚小 ,局部绝热温比的分布主要取决于吹风比和孔阵排列方式。从绝热温比考虑 ,叉排长菱形排布比较理想。

燃气轮机低热值合成气燃烧室内三维湍流流动的数值模拟研究

对GE-F101型工业燃气轮机环形燃烧室燃用甲烷和低热值合成气的燃烧性能进行了数值研究,采用标准k-ε湍流模型和涡耗散湍流燃烧模型对燃烧室在不同燃料条件下的流场特性进行了数值模拟,并对燃烧室内的流场结构、温度分布、火焰结构及NOx分布进行了分析与比较;在此基础上对原燃烧室进行了一些改造.结果表明:随着燃料热值的降低,燃料射流速度增大,燃料和空气的混合程度减弱,燃烧稳定性降低,燃烧室内最高温度降低,NOx排放量减少;通过增大燃料喷嘴口径和增加旋流器的旋流数,可在一定程度上改善燃烧室内流动结构,增强燃料和空气的混合程度,因而提高了燃烧稳定性.

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。

加湿回流湍流扩散燃烧流场的实验研究

实验测量了加湿、不加湿状况下钝体后丙烷/空气湍流扩散燃烧流场,分析了两种燃烧流场的异同点.实验中采用粒子图像速度场(PIV)测量技术测量了钝体后加湿、不加湿扩散燃烧流场的速度分布,利用高温热电偶测量了两种流场火焰内部的温度分布,使用气体分析仪测量了两种流场的NO分布.结果表明:加湿扩散燃烧流场与不加湿扩散燃烧流场虽然总体相似,但加湿使得燃烧流场回流区中心的位置前移、回流区长度减小、燃烧区最高温度降低,并且使得燃烧室内的NO浓度降低;加湿有利于燃烧室轴向尺寸的缩小,提高了燃烧室内温度分布的均匀度,降低了污染物的排放.

微型燃气轮机燃烧室实验系统与测量方法

针对分布式发电系统中微型燃气轮机燃烧室燃烧的技术特点,设计建造了微型燃气轮机燃烧室实验系统.着重介绍了该实验系统的流程、结构、测量方法及研究内容.该实验系统设计合理、功能完善、测量方法准确可靠,可用于常压和增压条件(0～0.3MPa)下微型燃气轮机燃烧室性能及相关燃烧技术的研究.

不同反应机理及模型对燃气轮机燃烧室数值模拟结果的影响

对甲烷燃烧NOx排放的5种典型机理进行分析比较,对比了详细机理、稳态假设简化机理和经验拟合机理在燃烧室NOx排放数值模拟中的特点,并运用这些机理计算了与燃气轮机燃烧室工况相似的湍流燃烧过程.通过已有试验结果对模型进行校验,讨论了模型参数、压力等对温度和NOx排放的影响,结果表明:模拟结果与试验结果较吻合,说明合理选择化学反应模型、湍流模型和燃烧模型,可以提高计算效率及保证结果的准确性.

燃气轮机燃烧室进气孔流量系数的数值模拟

采用数值模拟方法研究了简单平圆孔、某型燃气轮机的气膜冷却孔的流量系数与几何参数和流动参数的关系,并得到了简单的流量系数的计算公式;将得到的简单平圆孔的计算公式与实验资料和理论分析结果进行了比较,吻合的很好。还研究了当用缝隙代替冷却孔来简化燃烧室几何时如何确定缝隙的面积。计算结果表明用数值模拟来确定燃烧室进气孔的流量系数是一种可行的并且简单、有效、准确的方法。

燃烧火焰特征的数字图像处理系统

介绍了一个作者自行开发的注蒸汽的燃气轮机燃烧室火焰特征分析软件 ,借助于数字图像处理技术和光学辐射理论对燃烧火焰的结构、层次和轮廓进行了分析和处理 ,同时依据火焰图像推算出其温度场 ,从而为燃烧室理论设计和实验处理提供一个强有力的分析工具。

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.

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 Arrhenius湍流燃烧模型描述其燃烧流动,采用扩展Zeldovich机制描述NOx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NOx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NOx排放特性的燃烧室奠定基础。

超微型燃烧器的研究现状及进展

介绍了超微型燃气轮机中微型燃烧器的研究现状 ,分析了由于尺度缩小 ,超微燃烧器面临的一些问题 ,并提供了解决这些问题的方法。在此基础之上提出了目前超微燃烧器亟待解决的几个问题以及可能的发展方向。

微型燃气轮机富氧燃烧室数值及试验研究

研究了一种采用烟气循环富氧燃烧的微型燃气轮机燃烧室.由燃烧稳定、总压恢复系数、出口温度场等几个方面确定燃烧室基本的几何尺寸,在空气以及氧气体积分数30%的O2/CO2工况下,利用CFD软件和试验对设计燃烧室的热态流场、燃烧效率、压力损失等性能进行了对比研究.结果表明,在富氧燃烧条件下,设计的燃烧室流场合理,燃烧稳定、效率高,压力损失小,基本上达到了设计要求;在空气工况下,会出现燃烧效率低、出口温度过高、不均匀系数过高等问题.

火焰在微细圆管中传播及其熄火现象

采用单步化学反应机理,假定流场满足Poiseuille分布,用热传导-组分扩散模型研究圆管中预混火焰传播特征和熄火条件.通过计算不同的壁面对流散热和气体流动速度下的火焰,得到火焰面形状的变化规律、火焰传播速度的曲线,分析出了微细圆管中熄火的规律:管道越细,熄火越容易;进口气流速度为0时的燃料消耗速率最小,但只有正的进口速度才有利于防止熄火.

一种拓宽微型单管燃烧室流量范围的调节装置

为了能够拓宽微型单管燃烧室稳定燃烧的流量范围,设计了一种调节装置.利用CFD软件Fluent对微型单管燃烧室的内部冷态流场进行数值模拟,得到微型单管燃烧室主要结构参数对内部流场形态的影响规律并确定了其主要结构参数.通过冷态数值模拟,得到了调节装置对微型单管燃烧室内部流场的调节作用;通过试验研究,证明所设计的调节装置能够实现对单管燃烧室的稳定燃烧流量进行调节,从而扩大了该燃烧室的稳定燃烧流量范围.

喷嘴供油特性对双涡流器头部气动雾化效果的影响研究

本文针对双级轴向涡流器和双油路离心喷嘴组合的气动雾化头部装置,通过试验研究了喷嘴主、副油路分别在不同供油压力下供油,形成的不同喷嘴一次雾化质量对头部气动雾化效果的影响,研究结果表明:喷嘴一次雾化质量对双涡流器头部的气动雾化效果影响较大。在一定的头部气动参数条件下,较高的供油压力形成较好的一次雾化质量,气动雾化的作用不明显;;较低的供油压力形成较差的一次雾化质量,在气动力作用下能够得到较好的气动雾化效果,燃油雾化良好。这也表明在双涡流器气动雾化火焰筒头部装置中,喷嘴供油特性和头部气动参数之间进行合理匹配对保证和提高燃烧室各状态的综合燃烧性能是很重要的。本研究还验证了双涡流器气动雾化头部采用双路离心喷嘴供油的设计特点。

大湿度燃烧室实验台的研制

HAT循环和 STIG循环是当前大力发展的先进热力循环 ,对其燃烧过程进行实验研究是了解湿燃烧特点的重要方法。该文介绍了为研究 HAT循环和 STIG循环中湿燃烧而建立的大湿度燃烧室实验台 ,最后通过实验对该实验台进行了热平衡校核。图 8表 4参

考虑实际气体性质的三轴燃气轮机中冷循环性能优化

考虑实际气体的热力性质,建立了三轴燃气轮机中冷循环的热力模型,以循环功率和效率为优化目标,对中间压比(或低压压气机压比)的分配进行了优化,同时分析了低压压气机进口气流温度、中冷度和总压比对循环性能的影响。研究发现,与不考虑实际气体热力性质的研究结论相比,循环功率或效率最大时的中间压比并不等于高压压气机压比。

9F燃气轮机燃烧故障分析

介绍了9F燃气轮机机组的燃烧监测原理;分析了燃烧过程中燃料供给系统、燃烧部件和排气热电偶检测等问题;指出了9F燃气轮机排气温度场扭转规律;提出了加强9FA机组燃烧检测管理的建议。

燃气轮机干式低排放燃烧室NO_X排放评估

应用化学动力学计算软件对干式低排放燃烧室的NOX排放量进行了评估。通过构建模拟燃烧室工作过程的均匀搅拌反应器PSR网络模型,计算了试验状态下燃烧室第一种工作模式的NOX排放量,并将计算结果与试验结果进行了对比,两者符合的很好。在此基础上,对真实工作压力下燃烧室两种工作模式的NOX排放量进行了预测。