IGCC高压再热燃气轮机燃烧数值计算及模拟

发布时间：2017-11-25 14:32

  本文关键词：IGCC高压再热燃气轮机燃烧数值计算及模拟

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【摘要】：合成气整体煤气化联合循环发电技术以其洁净、高效等特点在火力发电领域中占有重要的地位。如何进一步高效环保地利用能源,是联合循环发电领域所研究的重要目标。提高压缩比成为提高循环效率的有效方法,这就要求合成气在高压力工况下进行燃烧,但是目前关于高压合成气燃烧的研究相对较少。本文结合低旋流燃烧技术,参照国内外燃烧室模型的设计方法及原则,设计了一种以低热值合成气为燃料的低旋流实验燃烧室。采用数值模拟的方法研究合成气高压燃烧特性,研究内容包括燃烧火焰形态、温度场分布、流场分布及污染物排放等。目的在于了解高压合成气的燃烧特性,总结其燃烧以及污染物生成规律。本文首先设计了一种实验用合成气低旋流燃烧室。此实验燃烧室采用扩散燃烧方式,燃料通过喷嘴中心孔垂直进入到燃烧室,空气通过中心孔外围的低旋流旋流器进入到喷嘴段。利用流体力学软件FLUENT对所设计燃烧室建模,并对冷态流场进行模拟以验证燃烧室结构设计的合理性。其次,本文对高压合成气燃烧进行了不同工况下的热态模拟,考察了不同压力、不同功率及不同当量比的燃烧特性。通过对火焰形态、温度场分布、流场分布及污染物排放等模拟及分析,研究了高压合成气燃烧火焰特性以及NOx排放规律,研究结果表明：首先,随着压力的增大,火焰半径减小,火焰高度逐渐变短,最高燃烧温度呈现先升高后趋于稳定的规律,NOx排放量随着压力的增大先升高后降低。其次,随着功率的提高,火焰长度和半径增大,流场中心低速区域越来越明显,有利于提高燃烧的稳定性,此外,NOx排放量随着功率的提高单调递减。最后,当量比的提高对燃烧流场影响较大,其值较大时流动的中心低速区域逐渐减弱甚至消失,降低了燃烧的稳定性。对总体污染物排放而言,NOx排放量均维持在较低水平,说明所设计低旋流燃烧室可以有效控制NOx排放。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK471

【参考文献】

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本文编号：1226368