重型合成气燃气轮机掺烧高氢弛放气的实验研究

中国首座煤气化之多联产示范工程已经运行2年多,基于该系统迄今累积的运行实践,计划将甲醇合成过程产生的弛放气掺入合成气中供给燃气轮机作为燃料,以达到优化工艺流程和节能减排的目的。燃气轮机燃料的改变,需要修改合成气喷嘴并进行燃烧室性能试验,本文在中压全尺寸燃烧室试验台上,对该型合成气燃烧室(修改型)掺烧高氢弛放气进行了燃料耐受性试验。试验结果表明,燃烧室头部锥罩温度和火焰筒壁温都位于允许的范围,燃烧室出口温度场品质有略微降低,燃烧稳定性有略微改善,NO_x排放浓度呈现增加趋势。     

贫燃料预混燃烧的回火特性研究

回火问题是贫燃料预混燃烧面临的主要问题之一。本文采用计算和实验相结合的方法研究甲烷与富氢合成气贫预混燃烧的回火现象,得到不同燃料、不同稳定方式之间的回火特性。研究结果表明,回火极限可以关联为丕雷数模型,环形稳定器的回火稳定性最好,其次为杆稳定器,旋流稳定器的稳定性最差;环形稳定的甲烷预混火焰的回火过程为边缘稳定,适当加入边缘空气同轴射流后变为中心回火,且同轴射流速度存在最佳范围可以提高回火稳定性。     

模型燃烧室水蒸汽伴随稀释燃烧降低污染物排放的实验研究

水蒸汽稀释燃烧是燃气轮机燃烧室降低出口污染物NOx排放的关键技术.本文通过模型燃烧室水蒸汽伴随稀释燃烧实验,研究了稀释对燃烧特性的影响.实验中发现,火焰的形态和尺寸、燃烧室内温度分布、出口污染物生成(即NOx、CO)及燃烧效率都受到稀释度的影响.研究结果表明,水蒸汽伴随稀释使得燃烧室温度场、浓度场发生变化,出口污染物NOx排放下降,CO和UHC上升.     

燃气轮机中热值合成气燃烧室改造技术——现场调试与考核

将某型烧天然气的燃气轮机改为烧中热值合成气,需要改造燃烧室、燃机控制系统、燃料供给系统和相关配套系统,并校核燃机关键部件的通流匹配情况.在完成合成气燃烧室设计、试验和制造之后,需要进行燃气轮机组的安装调试、现场测试和考核.本研究所建立了燃气轮机现场测试平台;进行了合成气燃气轮机的安装调试、168小时连续运行考核和第三方的燃机性能考核;初步掌握了燃机控制系统和配套系统的改造技术.现场测试平台用贴片式热电偶对火焰筒壁温进行了监测,用示温漆测量了满负荷工况火焰筒壁温分布,用燃气分析仪测量了燃烧室效率和污染物排放.考核结果表明燃机功率、燃机热耗、燃烧效率、污染物排放基本达标.     

合成气稀态预混燃烧器设计

稀态预混燃烧技术是实现合成气超低污染物排放利用的一条较为有前景的途径,然而预混燃烧中的燃烧稳定性问题是威胁燃气轮机安全运行的关键问题。为了研究合成气稀态预混燃烧过程的燃烧不稳定性问题,本文设计了一个模型燃烧试验器,并采用详细化学反应模型进行了数值计算,对其流场特性、预混效果及NO_x排放特性进行了详细分析。     

燃气轮机合成气燃烧室动态特性的实验研究

本文针对一种燃用合成气的燃气轮机燃烧室,在以VXI总线为基础的测试平台上,进行了该型燃烧室的中压全尺寸动态特性实验研究,获得了燃烧室在点火及变负荷情况下的温度、压力、振动等重要参数的变化规律,对燃烧室动态压力信号进行了动态频谱及功率谱分析,初步探讨了影响合成气燃烧室稳定、高效、安全运行的相关因素及作用机理。     

燃气轮机燃烧室空气加湿燃烧的实验研究

空气加湿燃烧是HAT循环的关键技术。本文通过中压全尺寸燃气轮机燃烧室空气加湿燃烧实验,研究了加湿度对燃烧特性的影响。实验中发现,燃烧室内温度分布、出口温度场、污染物生成(即NOx、CO、UHC)及燃烧稳定性都受到加湿度的影响。研究结果表明,空气加湿燃烧导致NOx排放显著下降, CO和UHC排放略有上升,燃烧室中压力振荡的频谱产生了变化,燃烧室出口温度场畸变加剧。作者从水蒸气影响燃烧的机理出发对实验结果进行了分析和解释。     

不同喷嘴结构合成气燃烧室动态特性的实验研究

通过中压全尺寸燃气轮机燃烧室测试平台的合成气燃烧试验,对单喷嘴和多喷嘴燃烧室的动态特性进行了比较分析.在本文的测试工况下,燃烧室没有产生强烈的热声振荡,所有的燃烧过程都很稳定,说明喷嘴的设计是合理的.多喷嘴燃烧室在相似工况下动态压力幅值比单喷嘴燃烧室要小一半以上,功率谱曲线相对平滑,说明多喷嘴燃烧室确实能降低燃烧噪声....     

燃料供给方式对稀态预混燃烧特性的影响

稀态预混燃烧技术已被用于工业燃气轮机,其NO_x排放可低于50 mg/m~3,然而容易发生热声振荡问题。本文通过数值模拟和实验结合的方法研究了燃料供给方式和值班比对燃烧室动态和污染物排放特性的影响。模拟表明:三种燃料供给方式使燃烧室内呈现出三种典型的燃料分布形式。实验表明:当值班比由0%增加到15%时,NO_x排放近似线性增加,而热声振荡的声压级会先升高而后降低。结果表明预混段内的燃料分布对污染物和热声振荡产生具有很大影响。     

燃气轮机合成气燃烧室燃料气加湿实验研究

本文针对一种燃用合成气的40MW级燃气轮机燃烧室,进行了该型燃烧室的全压燃料气蒸汽加湿试验研究,得到了燃烧室在基本负荷下随加湿量变化污染物排放、燃烧室内动态压力、火焰筒壁面温度等重要参数的变化规律,分析了燃料气加湿对燃气轮机总体性能、污染物排放、火焰筒壁温及燃烧稳定性方面的影响,探讨了燃料气加湿对合成气燃烧中Nox生成的机理性作用. 研究表明燃料气加湿是降低燃用合成气的燃气轮机氮氧化物排放的有效方式.