燃气轮机燃烧室天然气掺氢的燃烧特性研究

为了研究某型号燃气轮机天然气燃料中掺混不同比例氢气的燃烧特性,采用Chemkin软件的PREMIX模型对一维层流预混火焰、GRI-Mech 3.0机理进行数值计算,分析不同比例天然气掺氢混合燃料的绝热火焰温度、层流预混火焰传播速度和点火延迟时间等燃烧特性参数及其随当量比、压力和温度的变化规律,得到不同比例掺氢燃料的燃烧特性。结果显示:随着掺氢比例的提高,燃料燃烧特性参数的变化速率加快,氢气含量低于20%时,参数变化相对缓和,设计鲁棒性较好的燃烧室可以直接更换燃料;氢气含量为20%~60%时,参数变化程度加剧,需要进行燃料适应性改造;氢气含量超过60%时,需要进行综合评估;燃料氢气含量从80%提高至纯氢将面临巨大挑战。

含氢能气网掺混输运的综合能源系统优化研究

电转气技术的发展缓解了弃风弃光问题,提高了电网和天然气管网的耦合性。在保证安全的前提下,将制得的氢气掺混进入天然气管网进行远距离运输,使天然气管网成为可再生能源的搬运工,能充分缓解能源的时空供需矛盾,提高能源利用率和系统经济性。文中建立了掺氢电-气综合能源系统经济性分析模型,针对华中地区某电-气综合能源系统分析了不同掺氢比下的系统经济性,并与不同储氢容量的本地储氢系统进行了对比。结果表明气网掺氢和本地储氢均能提高系统的经济性,且气网掺氢收益优于本地储氢。但掺氢会导致电网侧的成本和气网侧的收益同时上升,实际运行中须综合考虑燃气定价策略与系统气网结构选择最大掺氢比,从而使系统经济性达到最优。

氢气与城镇天然气掺混的互换性分析

以某工业园区天然气管网掺混氢气工程为例,基于燃气互换性理论,分别采用华白数法、A.G.A指数法、Weaver指数法分析氢气-天然气掺混气置换12T天然气时适宜的氢气掺混比,对工程项目建设提出建议。结果表明:以12T天然气为基准气,以氢气-天然气掺混气为置换气,最大氢气掺混比以华白数法的计算结果29.60%为主,参考A.G.A指数法计算结果31.00%,再根据Weaver指数法校核黄焰指数的可互换范围,确定最大氢气掺混比为29.60%。在适当留有安全裕量的前提下,理论上适宜的氢气掺混比为20%。在工程项目实施前,须对各类型燃烧器进行掺混气燃烧试验,测试氢气掺混比达到20%时燃烧器的各项燃烧特性指标,确保其符合国家相关规定。在天然气管网中掺混氢气时,应分期实施,逐步提高氢气掺混比至20%。