燃用低热值气体燃料超高温亚临界箱式锅炉介绍

本文介绍了哈尔滨锅炉厂有限责任公司开发的燃用低热值气体燃料超高温亚临界箱式锅炉设计方案,设计基本结构和设计特点,锅炉参数为17.5MPa.g/571/569℃。

燃气轮机气体燃料控制阀液压执行机构国产化方法及测试理论

基于对燃气轮机气体燃料控制阀进口液压执行机构的调研及分析,结合大量的使用及设计经验,全新研发100%国产化的燃气轮机气体燃料控制阀液压执行机构.重点对气体燃料控制阀液压执行机构的原理设计进行介绍,并且通过搭建仿真模型对液压执行机构的频率响应进行仿真分析,搭建测试系统对执行机构进行可靠性验证及多项性能测试.仿真和测试结果表明:国产化的气体燃料控制阀液压执行机构在多个方面性能优于进口执行机构.燃气轮机气体燃料控制阀液压执行机构国产化样件的成功研制突破了国产化的关键问题.

一种燃气轮机气体燃料调节阀的流动特性分析

针对国内燃气轮机的气体燃料调节阀长期依赖国外进口、缺乏自主设计及验证能力的问题,采用CFD方法对燃气轮机气体燃料调节阀的流动特性进行了分析。在分析研究时采用实际使用的天然气,获得了燃料阀相对升程-流量系数和提升力系数曲线,为燃料阀的设计及其控制系统动态特性的研究提供了依据以及理论基础。

燃气轮机气体燃料控制阀流动性能分析与设计优化研究

以燃气轮机气体燃料控制阀为研究对象,基于计算流体力学方法,研究了气体燃料控制阀在实际运行工况下的流场分布以及流量变化规律,拟合了该阀的流动特性曲线。结果表明:在阀前压力2.650 MPa、阀后与阀前压力比为0.49~0.78,相同开度下的控制阀质量流量与阀后压力变化无关,处于阻塞流状态;相同压比下的流量系数与开度近似线性相关,与工程实际要求相吻合;流量系数与喉部面积具有线性相关关系,通过优化阀芯型线,改善喉部面积随开度的线性曲线,提高了流量特性曲线的线性度。

航运脱碳必须大大加快对现有可用燃料的应用速度——访国际气体燃料动力船协会(SGMF)总经理Mark Bell先生

2023年9月,由中国船级社(CCS)主办的“绿色智能技术推动航运业可持续发展”会议在北京举行,国际气体燃料动力船协会(SGMF)总经理Mark Bell先生出席大会并参与圆桌讨论。会后,Mark Bell接受本刊记者专访,为我们分享了SGMF在促进气体燃料安全、可持续应用方面开展的工作。

气体燃料汽车的电控喷射供气技术

当前国内外采用的发动机缸内和缸外两种喷射供气技术，包括进气门处喷气，以及缸内非高压和高压喷气方式。阐明其对于解决传统供气方式的气体燃料发动机的功率损失、动力性下降、热效率低和进一步改善排放性能，充分发挥其清洁燃料的优势具有重要意义。

改进的预测气体燃料贫油熄火边界的半经验公式

为了进一步考察采用气体燃料时,火焰体积(FV)模型对贫油熄火边界预测的适用性,推导了气体燃料的FV模型。经过对7种典型的航空发动机燃烧室(即采用双径向旋流器和双轴向旋流器,分别改变一级旋流器、二级旋流器的进气面积和主燃孔的个数)进行验证实验,并与液体燃料FV模型和Lefebvre模型的预测结果进行比较。结果表明,上述三种模型虽然基本都可以用于气体燃料贫油熄火边界的预测,但各自的预测精度不同。在实验范围内,气体燃料FV模型、液体燃料FV模型、Lefebvre模型的预测精度依次为±5.6%,±6.9%,±7.1%。气体燃料FV模型在预测气体燃料的贫油熄火边界时有最好的预测精度。

气体燃料发动机发展对中国温室气体减排贡献的生命周期分析

为分析气体燃料发动机的温室气体减排能力,应用生命周期分析方法计算了不同燃料的生命周期温室气体排放量,并据此计算了不同发动机的温室气体排放量.建立了气体燃料发动机"最大限度发展"和"不发展"两种情形.据此预测了2020年中国气体燃料发动机的温室气体减排效果,估算了2020年气体燃料发动机的耗气量占气体供应量的比重.结果显示,在最大限度发展情形下,气体燃料发动机将分别为城市公共交通、船舶动力和火力发电领域减少约7.47,18.25,450.1Mt CO2e的温室气体,减排量占全国减排目标的5.3%.气体燃料发动机将分别消耗15%的天然气、18.5%的煤层气和50%的垃圾填埋气供应量.考虑我国气体燃料资源结构情况及供应形势,推广气体燃料发动机是切实可行的.

低热值气体燃料发动机燃烧特性试验研究

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的低热值气体燃料燃烧特性的试验研究，分析了发动机燃用天然气掺加氮气0％～35％组成的低热值气体燃料在不同负荷下的缸压、压力升高率、放热率、火焰发展期、快速燃烧期及其循环变动性能。研究结果表明：不同负荷下，随着低热值气体中氮气体积分数的增加，最大缸内压力和压力升高率降低，燃烧放热率下降，火焰发展期变长，同时低热值气体中氮气体积分数增加导致发动机放热率曲线型心明显偏离上止点；低热值气中氮气体积分数小于20％时，燃烧稳定性较好，平均指示压力和最大缸压具有强线性相关性，但当氮气体积分数达到30％，小负荷工况下燃烧循环变动明显加强。

气体燃料再燃对NOx还原的影响

气体燃料再燃是研究较多的降低烟气中NOx含量最有效的方法之一。本文以典型的一次燃烧区烟气成分为模拟烟气,研究了不同的气体燃料(CH4,C2H2和C2H4)作为再燃燃料时,再燃区燃烧工况(空气过量系数和再燃温度)对NOx再燃过程和NOx还原率的影响。通过计算发现,不同组分的气体燃料、再燃区空气过量系数及再燃区温度对NOx的再燃过程和NOx还原率都有重要的影响。

气体燃料船用主机工作过程三维数值模拟

为了实现高效稀燃,纯气体燃料船用主机需要采取预混合气的"分区控制、湍流激扰"来保证可靠点火和快速火焰传播。设计了某型号气体燃料船用主机的燃烧系统。应用三维CFD软件对其工作过程进行了数值模拟分析,研究了缸内流场变化、燃料-空气混合过程、点火和火焰传播过程,分析了预燃室内燃料加策略。研究为主机的燃烧系统设计和加浓喷射策略设计提供了初始数据支撑。研究结果表明:在点火时刻,主机预燃室内形成了当量比为1.05的稍浓混合气,有利于稳定点火和火焰快速传播;点火后,经由预燃室喷孔喷出的引燃火焰在主燃室内迅速扩展,在50°CA内即完成主燃烧。

一类大功率气体燃料发动机电控喷射装置的设计

针对大功率气体燃料发动机扫气不充分、空燃比控制精度低和响应慢等问题,提出了一种应用动圈式电磁直线执行器和菌型阀结构的气体燃料电控喷射装置,实现气体燃料的多点顺序间歇喷射以改善发动机的性能。讨论了设计方案和主要设计参数的确定原则,完成了设计并研制了样件。开发了电控喷射装置控制器,并对样件进行了性能测试。试验表明,电控喷射装置的技术方案可以满足发动机的大流量、高响应等要求。

气体燃料喷射装置的稳态流动特性研究

为了揭示气体燃料喷射装置的喷射规律,建立两种采用不同方式开启菌形阀的喷射装置仿真模型和两种采用不同密封方式的流闭型喷射装置仿真模型,通过Fluent软件进行三维稳态计算,从出流速度分布、滞止压力损失、菌形阀受到的侧向力以及背压力等方面对比分析稳态流动特性;使用有效喷射压力概念,实现对气体燃料喷射装置喷射效率的评价。研究结果表明,在一定压差条件下,流闭型喷射装置的出口稳定流速高于流开型喷射装置的出口稳定流速,流闭型喷射装置的喷射效率达56.0%,而流开型喷射效率仅有50.3%,流闭型气体燃料喷射装置稳态流动特性优于流开型喷射装置的稳态流动特性;采用平面密封方式的流闭型喷射装置喷射效率为55.2%。

点火时刻对缸内直喷低热值气体燃料掺氢燃烧发动机性能影响的试验

在一台改装的单缸气体发动机上进行了缸内直喷低热值气体燃料掺氢燃烧的试验，开展了不同掺氢比例下，点火提前角对发动机动力和排放及经济性的影响研究．低热值燃料由天然气含量为45％～65％，N2含量为35％，掺氢含量为0-20％的气体组成．研究结果表明：随着掺氢比例的增加，发动机动力性呈现先增高后降低趋势，在掺氢10％条件下动力性最好；排放污染物中HC排放增大，NOx排放呈先增大后减小的趋势，在掺氢10％条件下排放最多，但CO排放基本不变．

气体燃料的再燃

在一台93 kW卧式单角炉上进行了气体燃料再燃的详细试验研究,并采用包含再燃机理的一氧化氮子模型耦合三维煤粉燃烧数值模拟程序对再燃工况进行了数值模拟.试验和模拟结果显示,在最佳再燃工况下可降低一氧化氮排放量达50%以上.数值模拟对炉内温度、氧及NO浓度分布预报与测量数据基本一致.研究结果表明,模拟采用的一氧化氮子模型能够经济而有效地模拟气体燃料再燃过程中一氧化氮浓度变化,该模型为准确模拟实际气体燃料再燃过程提供了一种有效方法.

大流量气体燃料调节阀的试验研究

气体燃料调节阀是燃气轮机的重要部件。介绍了对PG5 30 1型燃气轮机气体燃料调节阀的改进设计 ,试验证明达到了增大通流能力的效果 ,大流量气体燃料调节阀的设计具有一定指导意义。

柴油机掺烧气体燃料对充气效率和过量空气系数的影响

采用理论分析和实验测量的方法研究了预混合方式掺烧气体燃料对柴油机充气效率■ｃ和过量空气系数■ａ的影响．推导出了两个可以预测■ｃ和■ａ之影响的计算公式，实验测量了柴油机掺烧前后的油耗、排温和过量空气系数．理论分析和实验结果表明：掺烧液化石油气（ＬＰＧ）对■ｃ和■ａ几乎没有影响，掺烧压缩天然气（ＬＰＧ）对■ｃ和■ａ稍有影响．

一种大功率发动机气体燃料电控喷射装置的流量特性研究

为了揭示大功率发动机气体燃料电控喷射装置的流量特性,建立气体燃料喷射量和气门总开启时间的关系。该文建立了气体燃料喷射装置的流动数值模拟计算模型,计算了稳态和非稳态下的流量特性并进行了实验验证。研究结果表明,气门最大升程、阀盘直径、压差以及气门开启时间等主要设计及控制参数对喷射装置的流量特性影响较大,分析了不同参数对流量特性的影响规律,为气体燃料电控喷射装置的工程应用打下了良好的基础。

一种生物质气体燃料发动机控制系统及其仿真研究

针对生物质气化发电技术中气体燃料成分的差异对生物质气体燃料发动机的输出功率造成不稳定影响的问题,文章提出一种控制系统,给出了系统的控制方案,根据生物质气体燃料发动机的原理,建立数学模型,并完成了控制系统的仿真研究。结果表明,该控制系统能够有效改善生物质气体燃料发动机的输出功率,具有较好的动态性能和抗干扰性,满足控制要求。

低热值气体燃料层流燃烧特性

在定容燃烧弹中开展了当量比、燃料组分、初始压力对低热值气体燃料层流燃烧特性影响的试验研究,建立了准维双区模型,基于在定容弹内实测的压力曲线,计算了规范化质量燃烧率.研究结果表明:燃料中氮气比例的增加导致压力峰值降低,火焰发展期和燃烧持续期增长;化学计量比附近的燃料燃烧进行的较充分,压力峰值最高,火焰传播速率最快,燃烧持续时间短;初始压力的增加使质量燃烧率下降,燃烧持续期有所延长.