天然气贫预混燃烧室值班喷嘴排放特性模拟研究

以某天然气贫预混燃烧室为研究对象,采用FGM燃烧模型耦合详细化学反应机理,研究了不同值班负荷比例下的燃烧室内流场、组分场、温度场和出口污染物排放特性。模拟分析了蒸汽稀释值班燃料对燃烧室NOx排放的影响。针对纯值班喷嘴燃烧工况,从温度场和OH基浓度场分布等角度分析蒸汽稀释值班燃料对CO、NOx生成的影响。采用FR-ED燃烧模型耦合简化化学反应机理研究了设计工况下蒸汽稀释值班燃料对燃烧室出口CO、NOx排放的影响。结果表明:随值班负荷比例增大,燃烧室出口NOx排放逐步增加;采用蒸汽稀释值班燃料,值班火焰峰值温度降低约10%,出口NOx降低达88.5%,而CO变化不大。本文研究可为后续实际机组应用提供基础数据支撑。     

径向分级低污染燃烧室燃烧性能试验

以某型径向三级燃烧室为研究对象,采用天然气为燃料,通过试验研究了各级不同燃料比例及燃烧模式下燃烧室的贫油点火、贫油熄火、出口温度场、污染物排放等燃烧性能。结果表明:在环形区扩散燃烧、主燃区预混燃烧模式下,贫油点火油气比为0.027 0～0.040 1,贫油熄火油气比为0.006 9～0.005 5,环形区改为预混燃烧模式后,点火油气比和熄火油气比均有所增大;随主燃区预混燃料当量比(当量比)的增加,出口温度系数逐步改善,至当量比0.54时则有所恶化,环形区改为预混燃烧模式后,主燃区当量比为0.51时,出口温度系数改善明显;随主燃区当量比的增加,CO、未燃碳氢(UHC)、NO_x及碳烟排放均呈下降趋势,但当量比为0.54时,NO_x排放有所增加,环形区改为预混燃烧模式后,各污染物排放指数降低,但未达到预期。建议径向分级燃烧室在低负荷工况下采用环形区扩散燃烧、主燃区预混燃烧模式,在高负荷工况下均采用预混燃烧方式。     

背压式汽轮机组与有机朗肯循环耦合的热电联产系统

该文提出背压式汽轮机组耦合有机朗肯循环(organic Rankine cycle，ORC)的热电联产系统。通过提高背压式汽轮机组的蒸汽流量，多余排汽供 ORC 发电，以实现提高背压汽轮机组效率，增加系统发电量的目的。该系统可同时满足热负荷和电负荷的调节。ORC 的热效率随主气温度的提高而上升，但是其主气温度受背压式汽轮机排汽冷凝温度的限制。为了获取最大热效率，优化了 R600a、R245fa、R123和 R113这4种工质的运行压力。结果表明 R113运行压力最低而热效率最高，其净发电量比 R600a 约高10%。随热负荷的降低该联产系统的燃料利用系数降低，但是火用效率会高于原工况。     

生物质颗粒燃料的多孔床料流化床气化试验研究

在自制的小型常压流化床内采用多孔介质床料对生物质颗粒燃料进行气化试验,分别考察了富氧气氛下温度和氧气浓度、水蒸气气氛下温度和水蒸气流量及不同种类多孔床料对生物质颗粒燃料气化的产气成分及产气热值的影响.试验结果表明:随气化温度的升高,产气中H2含量增加,CH4含量降低,产气热值降低;氧气浓度对气化有一定影响,在试验条件下,增大氧气浓度可以提高产气中H2含量;随着水蒸气流量的增加,产气中H2含量从11.89%增加到45.77%,但产气热值降低;在3种不同的多孔介质床料中,以沸石为床料时气化产H2效果最好.     

变负荷运行对炉内辐射换热影响的机理分析

受电网调度和用电侧负荷峰谷差的影响电厂需要经常调整负荷,根据电厂负荷与燃煤量,过量空气系数,燃烧器运行方式的关系,并利用炉内传热相似理论求解方法建立起一种变负荷运行对炉内参数影响的数学模型,以600 MW燃煤机组炉膛结构设计为例分析不同负荷运行下对炉内辐射换热的主要参数造成的影响。计算结果表明:随锅炉负荷的降低,炉膛出口烟气温度降低,炉膛传热量减少,水冷壁的蒸发率降低,而单位燃料在炉内以辐射方式传出的热量却增加。     

R0110重型燃气轮机燃烧室污染排放性能研究

我国研发的R0110重型燃气轮机采用干式低污染燃烧室设计。燃烧室具有2种工作模式,为检验其排放性能,在低压模拟条件下针对模式I进行了单管试验。结果表明,在整个负荷范围内,NOx排放均远远超标;CO在负荷≥0.7后均满足设计要求;当参照GE公司DLN燃烧室的设计特点降低值班燃料比例后,NOx反而增加。分析认为,NOx超标的原因主要是预混燃料比例偏低,预混均匀性相对不足,燃烧区过量空气系数的设计不合理,致使燃烧温度偏高。值班燃料的负面影响是由于原始设计使局部形成了富燃料燃烧的状态。针对以上问题,提出了进一步改善燃烧室的污染排放特性的措施建议。     

燃料电池汽车散热器的换热效率研究

质子交换膜燃料电池工作温度低、热负荷大,如何使热管理系统在工作时充分发挥出其性能,是燃料电池热管理工作的重点。根据燃料电池汽车的热特性和工作工况,以燃料电池汽车热管理系统散热器的换热效率为指标,通过小型风洞实验,对燃料电池汽车散热器的换热效率影响因素进行研究。通过计算分析得到:在燃料电池汽车运行工况下,可通过调节工质的运行参数,提高散热器的换热效率。去离子水作为冷却液的散热器的效率要比采用其与乙二醇混合溶液作为冷却液的散热器的换热效率高;散热器换热效率随冷却液流量的增加而逐渐增大,但是冷却液流量越大,换热效率增加的幅度逐渐减小;散热器换热效率随空气流速的增加而减小,空气流速越大,换热效率减小的幅度越小;散热器换热效率随空气侧(冷流体侧)入口温度的减小而降低。     

合成气燃气轮机燃烧室的试验研究

对某分管型燃气轮机燃烧室及其两个用于燃烧中热值合成气的改造方案在中压全尺寸试验台上进行了考核和实验研究。试验采用的等容积流率模化准则,即采用与真实燃烧室相同的尺寸、燃料、过量空气系数以及燃料和空气进口温度,而空气的总压和流量以及燃料的流量取为真实参数的1/6。试验结果表明2个改造方案的性能参数,包括燃烧效率、总压损失、出口温度分布、火焰筒壁面温度分布和火焰的稳定性(贫燃料熄火极限)都能够满足设计要求。此外,与原型燃烧室燃烧轻柴油的工况相比,2个改造方案在燃烧合成气时燃烧室主燃区的火焰筒壁面温度升高,而燃烧室的NOx排放大大降低,火焰的稳定性得到明显改善。因此保持火焰筒开孔规律不变,增大气体燃料喷射孔面积并增强旋流对燃烧室进行改造,使其能够高效洁净地燃烧中热值合成气,该方法是可行的。     

空气含湿量对燃气轮机燃烧性能影响

参考某型燃气轮机燃烧室,建立了全尺寸燃烧室数值模型,并结合电厂实际运行数据,研究了空气含湿量对燃气轮机扩散燃烧和预混燃烧性能的影响。结果表明,湿空气会增加燃烧室火焰高度,降低燃烧室出口平面平均温度,且含湿量越大,火焰高度越高,燃烧室出口平面温度越低,燃烧室NOx排放越低。燃烧室出口平面温度分布系数?T随含湿量的变化规律与燃烧方式相关:在扩散燃烧模式下,其随空气含湿量增加而减小;在预混燃烧模式下,?T随含湿量增加而增加;相比干空气,采用湿空气燃烧,燃烧室内压力脉动主频振幅增加,燃烧室燃烧稳定性变差。     

微型燃气轮机中低热值燃烧室设计及试验研究

微型燃气轮机发电是生物质气化等工艺产生的中低热值燃气的重要利用途径。基于热值为7.5MJ/m3(标准状态)的生物质气和E100型天然气微型燃气轮机设计了一种"单旋流多孔燃料喷射"中低热值低排放燃烧室,并进行了燃烧室部件试验。低压部件试验表明所设计的燃烧室点火顺利、在设计出口温度下燃烧效率高于98.5%、氮氧化物排放小于20 mg/m3。实验结果表明所设计的燃烧室可以实现中低热值燃料的高效稳定低排放燃烧,证明了燃烧室的可靠性,可以进行下一步的整机试验研究。