催化燃烧与旋转回热耦合的燃气轮机性能分析

低热值燃气总量巨大,种类繁多,很大一部分由于热值过低无法点火燃烧,常直接排入大气,造成能源浪费,加剧环境污染。为了利用这部分低热值燃气,提出一种催化燃烧与旋转回热耦合的新型燃气轮机系统,把催化燃烧室和高温换热器两个部件融合于一个部件中。相比传统燃气轮机,该燃机具有独特的优势：以低热值燃气为主燃料,采用催化燃烧;旋转回热保证了催化燃烧反应持续发生;结构布局更加紧凑。分析这种新型燃气轮机系统的热力循环特点,计算100 k W级新型燃机的热力性能,研究旋转周期等参数对性能的影响。结果表明：在使用甲烷浓度为2%的低浓度燃气时,透平入口温度保证在1 030~1 200 K,燃机能正常工作,从理论上证明了该新型系统是可行的;不同旋转周期之间系统运行的热力参数变化在3%以内,呈现准周期性;旋转周期之内系统运行的热力参数呈现波动变化;旋转周期减小,燃机输出功率和热效率降低,其波动性也降低。

利用近似解法设计旋转式回热器

利用零阶和一阶近似算法,分析了旋转式回热器的旋转周期,直径及高度对其有效度的影响。结果表明,回热器有效度随高度的增加而增大,随直径的增加而增大,但与旋转周期无关。当回热器的直径达120 cm,高度达80 cm时,回热器有效度的最大值分别为94.25%和96.21%。