燃料分级比例对双燃料燃烧室燃烧性能的影响

通过数值与试验相结合的方法对一种双燃料低污染燃烧室的流场和燃烧特性进行了研究.利用Fluent软件对该低污染燃烧室进行了数值模拟,对燃烧室的点火、熄火特性进行了试验测试,在燃烧室进口参数一定的情况下,改变值班级和主燃级燃料能量的分配比例,对比分析主燃级能量比例对燃烧特性的影响.结果表明,所研究的低污染燃烧室头部存在中心回流区、角落回流区以及唇口回流区;燃烧室的点火、熄火特性满足要求;燃料分级比例对污染物排放具有较大的影响,在双燃料的设计点和单独使用气体燃料时,CO和NO_x排放均达到了燃烧室的设计要求.

气液双燃料燃气轮机燃烧室混合燃烧特性研究

为解决双燃料燃气轮机燃烧室中的混合燃烧问题,对某原型燃油燃烧室进行了双燃料混合燃烧的数值模拟。通过模拟实验可知,在2种燃料混合燃烧的过程中,不断降低的液体燃料流量以及雾化压力导致的液体燃料雾化特性恶化以及气体燃料不断升高的喷射速度在径向上压缩液体燃料雾化空间是影响燃烧室混合燃烧性能的主要原因。在本文计算的混合燃烧过程中,燃烧室性能变化存在临界点,随着气体燃料占比增加,燃烧室火焰先缩短后延长,燃烧室出口温度分布系数(OTDF)先降低后升高,两者均在气体占比40%时达到最佳,而燃烧室液体燃料雾化质量、出口平均温度、效率均逐渐下降,且在气体燃料占比为70%时下降幅度最大,但在气体燃料占比100%时上升。

燃气轮机双燃料燃烧室流场对比数值研究

针对燃气轮机环管型双燃料燃烧室分别燃用庚烷和裂解气燃料的情况,采用CFD(computa-tional fluid dynamics)技术对其燃烧流场进行对比研究.数值模拟采用了RNGk-ε湍流模型、化学平衡条件下的快速化学反应系统和简单概率密度函数(PDF)燃烧模型、液体燃料的喷雾模型以及SIMPLE算法.模拟对比分析了两种燃料燃烧下的温度分布、燃烧效率、流量分配、壁面冷却效果、空气过量系数等参数,以及它们随工况变化的趋势.所得结论如下:①不同燃料燃烧时,流场内的流量分配基本保持一致;②裂解气燃料燃烧时,其燃烧效率高出燃油状态约1%,但出口温度均匀性较差;③在加入相同化学焓值的燃料进入燃烧室时,裂解气燃料的头部空气过量系数α较大,所得到的出口平均温度低于燃油状态约20~40 K.

燃气轮机燃油燃烧室改用双燃料流场数值分析

针对燃气轮机燃油燃烧室改成双燃料燃烧室对燃料喷嘴进行一体化概念设计,并采用CFD技术对其双燃料燃烧流场进行数值模拟。针对燃烧室燃用C7H16和裂解气燃料的不同情况,采用标准κ-ε湍流模型、化学平衡条件下的快速化学反应系统和简单概率密度函数(PDF)燃烧模型、液体燃料的喷雾模型以及SIMPLE算法。模拟并对比分析了两种燃料燃烧时的燃烧效率、出口温度均匀性、壁面最高温度以及速度分布等参数随工况变化的趋势,并得出结论:1)不同燃料燃烧时的流场特征基本保持一致;2)裂解气燃料燃烧时,其燃烧效率较高,但出口温度均匀性较差;3)在加入相同焓值的燃料进入燃烧室时,裂解气燃料燃烧得到的出口温度低于燃油的燃烧状态。

天然气组分变化对双燃料燃烧室性能影响试验研究

为提高燃气轮机的燃料适用性,考察天然气组分变化对燃烧室性能的影响,采用两种不同组分的天然气燃料,对某型双燃料燃烧室进行了对比试验研究。研究结果表明:天然气N_2组分比例升高时,火焰筒燃烧室出口温度分布(OTDF)有所下降,径向温度分布(RTDF)基本相当;火焰筒壁面温度升高;NO_x排放量与CO排放量数值基本不变;燃烧室燃烧效率基本保持一致;燃烧室平均动态压力值升高。

短环形燃烧室双燃料燃烧流场污染物排放研究

污染物排放研究一直都是燃气轮机燃烧室的热门课题。本文研究了短环形燃烧室分别混烧氢气和裂解气后对NOx排放的有利影响和不利影响。添加的氢气质量分数分别为1%和10%,添加的裂解气质量分数分别为1%、10%和15%。比较了使用不同燃油方案的燃烧室流场结果,分析了燃烧效率、出口温度、NOx排放与其他燃烧室性能参数。结果证实氢气可有效改进燃烧效率,但同时其易燃性与极快的化学反应速度又会导致火焰温度升高以及NOx排放量增大,这一点违背了降低排放的初衷。而混烧裂解气既可保留氢气的优点,同时组分水蒸气的存在又能吸收高温区部分热量,降低火焰温度,有利于降低NOx排放。从而使得燃烧室在保持较高的燃烧效率和较低的出口温度的同时,NOx排放量不会剧烈增加。

燃用重整气和煤油的燃烧室燃烧流场数值研究

为考察不同气液燃料对燃烧室性能的影响以及双燃料燃烧室设计时重整气显焓的影响,采用Fluent软件对双燃料燃烧室的燃烧流场进行了数值研究,并将重整气和煤油流场的计算结果进行了对比分析。数值模拟采用了Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、离散相模型和SIMPLE算法。结果表明:燃烧室燃用不同气液燃料时,燃烧室内的回流区结构尺寸大体相同。当重整气和煤油的焓值相同时,重整气燃烧室内的最大轴向回流速度约为煤油燃烧室的5倍,温度降低约300K火焰变短,出口截面温度分布系数降低7.5%出口径向温度分布更均匀。进行气液燃料流量换算时,应考虑重整气显焓,否则会导致重整气燃烧室内的最大轴向回流速度增大约12%火焰拉长,燃烧室出口温度分布系数增大。

同热值不同成分低热值燃料燃烧特性试验研究

针对低热值气体燃料,在保证热值相同的前提下,采用天然气掺混氮气和一氧化碳气体两种不同组分的燃料进行燃烧特性试验研究。结果表明:一氧化碳的燃烧效率比天然气掺混氮气的燃烧效率高;减小或增大燃料量,天然气掺混氮气的燃烧效率有明显变化,而一氧化碳所得的燃烧效率基本保持不变;在试验件、测试方法及燃烧室进口参数都相同时,燃烧室出口温度分布趋势相同。本研究结果可为低热值燃料燃烧室试验提供技术参考。