Emission Characteristics and Axial Flame Temperature Distribution of a Circumferential Reverse Flow Combustor

In partially premixed combustion of gas turbine, the combustion temperature should be lowed in order to reduce NOx. One solution is lean premixed combustion. However, the problem is that large excess air ratio may make the combustion unstable. A novel combustor with circumferential reverse flow of fuel gas is proposed for settling this problem. A 10 kw furnace is established to test performance of this combustor. Three factors such as primary air ratio, position of secondary air, total excess air ratio are studied. The emission characteristics and axial flame temperature distribution are studied. Basing on experimental results, the axial flame temperature and NOr emission increase with primary air ratio and axial length of second stream, and decrease with total excess air ratio. When the total excess air ratio is larger than 1.05, the combustor presents a lower temperature field and much lower NOx emission （less than 10 ppm）.

基于部分预混燃烧模型的燃气轮机三维燃烧特性研究

采用部分预混燃烧模型,对DLN 1.0燃烧室的满负荷预混燃烧工况的流场、温度场及污染物排放特性进行了研究,并将其结果与燃烧调整试验数据进行了比较。结果表明:该模型能够准确预测该燃烧工况;随着过量空气系数的增大,该燃烧室内流场变化较小,但高温区范围明显减小,过渡段出口面排放气体平均温度降低,温度分布系数表现为先减小后增大的趋势,在过量空气系数为2.50时温度分布系数最小,此时出口面温度分布最均匀;增大过量空气系数有利于减少NOx排放,但过大的过量空气系数需要消耗更多的能量。综合考虑,该预混燃烧工况过量空气系数取2.50较为合理。

小型部分预混燃烧器在PNG和LNG下的离焰和黄焰燃烧特性研究

设计了一台功率为1.5kW的小型部分预混燃烧器,其中燃烧器头部材质分别为铸铁和铜铝。通过改变燃气和空气预混比例,实验测试了不同PNG和LNG下燃烧器的离焰和黄焰特性,结合燃烧器头部温度变化规律,分析了在天然气置换后部分预混燃烧器的燃烧特性。实验发现:在发生黄焰时,铜铝材质拟合线性斜率分布在-6.2^-18.6,铸铁材质分布在-4.6^-9.0,在发生离焰时,铜铝材质拟合曲线曲率分布在1.3~2.7,铸铁材质分布在1.1~3.3,铜铝材质头部温度波动大,而铸铁材质保持相对平缓的温度变化趋势;发生离焰时,在高火孔热强度下,LNG引射的空气量波动小,燃烧器头部温度基本不变,PNG引射的空气量下降,火焰根部温度出现上升;黄焰发生时,LNG的引射空气量是PNG的1.2倍左右,引入过多的室内空气,导致燃烧器头部、火焰根部的温度降低。

三菱M701F燃气轮机单筒燃烧室内三维燃烧特性研究

针对三菱M701F天然气燃气轮机燃烧室建立全尺寸三维单筒燃烧室物理模型,兼顾主燃烧区贫预混燃烧模式和值班火焰扩散燃烧模式的组合特性,采用部分预混燃烧模型,对该单筒燃烧室内的燃烧特性进行了数值模拟研究,获得了满载荷运行工况下全尺寸燃烧室的流场、温度场和污染物分布情况;同时计算分析了不同空气过量系数下过渡段出口面最高温度、平均温度、温度分布系数OTDF以及NOx含量的变化情况。结果表明,随着空气过量系数的增大,最高温度、平均温度及NOx含量均逐渐下降,温度分布系数OTDF则呈逐渐上升趋势。