不同进气环境下微型燃气轮机燃烧及污染物排放特性研究

发布时间：2017-10-26 00:36

  本文关键词：不同进气环境下微型燃气轮机燃烧及污染物排放特性研究

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【摘要】：燃气轮机作为一种高效、低污染的动力装置在航空、船舶、化工、电站、机车、汽车、石油和天然气等诸多工业领域得到广泛的应用。从目前来看,我国矿井乏风资源丰富,而其中含有的低浓度甲烷直接排放到空气中增加了温室效应并且浪费了资源,难以高效利用。结合微型燃气轮机技术,实现乏风资源清洁发电是当前重要研究方向,其核心的研究内容是探索进气环境改变的情况下微型燃气轮机的性能及排放的研究。基于此,本文以Capstone C30为实验平台,在不同的进气环境(压力、湿度、温度以及进气成分)的条件下,分析变量对微型燃气轮机运行特性、污染物(NOx、CO)排放的影响。首先,采用C30为实验主体,天然气作为燃料,分析了微型燃气轮机燃烧的噪声和振动情况,并通过改变进气环境(压力、湿度、温度)对微型燃气轮机进行实验研究,分析了发电效率、烟气中污染物含量的变化情况,结果表明,随着进气环境的变化,燃烧后烟气中的NO、CO浓度有不同程度的波动。其次,对燃烧室采用数值模拟的方法进行建模得到了不同进气环境(压力、湿度、温度)下的温度场、NO、CO浓度的变化趋势。对比实验可得,模拟结果与实验结果吻合良好。最后,采用数值模拟的方法研究了矿井乏风作为助燃空气的燃烧过程。并在以上基础上对燃气轮机从反应能力、进气环境以及整机方面进行分析,研究说明采用矿井乏风作为助燃空气烟气中NO浓度增加0.97%,CO的浓度增加了3.76%,从而说明燃气轮机应用于煤矿是可行的。本文在不同进气环境条件下,对微型燃气轮机进行燃烧及污染物排放的实验研究和数值分析,为燃气轮机在煤矿的实际利用方面奠定相应的理论基础,有利于实现煤矿生产的节能减排,提高能源利用率。
【关键词】：微型燃气轮机 污染物排放 燃烧模拟 矿井乏风
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK471;X701
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-27
• 1.1 课题研究的背景及意义17-18
• 1.2 微型燃气轮机系统概述18-21
• 1.3 微型燃气轮机研究与应用现状21-26
• 1.4 课题研究内容及方法26
• 1.5 本章小结26-27
• 2 微型燃气轮燃烧及排放理论研究27-39
• 2.1 微型燃气轮机热力循环理论27-30
• 2.2 燃烧数值模拟理论研究30-33
• 2.3 天然气燃烧反应机理33-34
• 2.4 污染物生成机理34-37
• 2.5 本章小结37-39
• 3 微型燃气轮机试验研究39-55
• 3.1 试验台结构与测量控制系统39-43
• 3.2 试验内容及步骤43-44
• 3.3 燃烧性能分析44-54
• 3.4 本章小结54-55
• 4 微型燃气轮机燃烧数值模拟55-67
• 4.1 计算模型及方法55-56
• 4.2 数值求解过程56-58
• 4.3 模拟结果分析58-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 微型燃气轮机乏风燃烧特性的模拟研究67-77
• 5.1 进气成分变化的燃烧数值模拟67-72
• 5.2 燃气轮机乏风助燃过程特性模拟分析72-76
• 5.3 本章小结76-77
• 6 结论与展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

【参考文献】

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本文编号：1096245