天然气平行射流柔和燃烧器燃烧扩稳研究
发布时间：2020-12-01 14:39
为了提升燃气轮机效率,需要不断提高压气机压比和燃烧室出口温度,同时为了满足低NOX排放的环保需求和燃气轮机的灵活运行,燃气轮机燃烧室正朝着高参数、高效灵活、低污染的方向发展。柔和燃烧因其高温低氧燃烧环境具有低排放、高效率、低噪声等优势,具有成为新一代燃气轮机超低NOX燃烧技术的潜力。平行高速射流是实现柔和燃烧的方式之一。平行射流柔和燃烧器在高负荷下可实现柔和燃烧,但存在低负荷下燃烧稳定性不足的问题。实际稳定工作范围较窄,有必要开展扩大柔和燃烧器稳定工作范围的研究。无旋或低旋预混气射流可降低NOX的排放,但对应燃烧稳定性范围较窄。燃料/空气不预混会增强低负荷下燃烧稳定性,但高负荷下NOX排放会增加。而部分预混燃烧兼具较低的污染物排放和较宽燃烧稳定性范围的优势。本文将部分预混燃烧引入柔和燃烧器中,首先对柔和燃烧器部分预混模式下的稳定燃烧范围进行探索,其次就部分预混值班喷嘴的燃烧性能展开研究。本文以平行射流柔和燃烧器为研究对象,开展了燃烧稳定性和污染物排放的实验测量研究,借助LDV、OH-PLIF、OH*-CL激光测量技术和CFD数值模拟方法对燃烧室内掺混、流动和反应区结构进行辅助分析。具体...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【文章类型】：硕士
【部分图文】：
图１．１中国能源消费结构发展情况ｗ??Ｆｉｕｒｅｌ．ｌ?Ｐｒｉｍａｒｅｎｅｒｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎ?ｂＣｈｉｎａ１３１??
司面向Ｆ系列燃气轮机的ＤＬＮ２．６＋燃烧室技术，在燃烧室首端周向布置５个相??同的燃料喷嘴，在轴心布置一个燃料喷嘴，应用了?ｓｗｏｚｚｌｅ、扩散路旋流杯，ＩＦＣ??（进气整流装置）。喷嘴布置和供料分配见图１．３?ａ），图中ＰＭ为预混路，Ｄ为扩??散路。供料管路间燃料分配（ｆｕｅｌ?ｓｐｌｉｔ）对低排放、压力波动和燃料适应性有重??要影响。外侧５个喷嘴结构如图１．３?ｂ）所示。ＧＥ公司ＤＬＮ系列燃烧室技术通过??旋流产生涡破碎，再于火焰筒后膨胀来实现火焰稳定。加入扩散路燃料的预混喷??嘴具有自稳火能力［９；１ｔ７Ｆ版ＤＬＮ２．６＋外围的五个旋流稳火预混主燃喷嘴配备了??预混值班（ｐｒｅｍｉｘｅｄｐｉｌｏｔｓ），能在满足低负载Ｆ运行灵活性的同时，带来相较扩??散值班更低的ＮＯｘ排放間。??２??
第１章绪论??ａ）?ＤＬＮ２．６＋喷嘴布置和供料分配?ｂ）外侧燃料喷嘴??图１．３?ＤＬＮ２．６＋喷嘴示意图丨１０丨??Ｆｉｇｕｒｅｌ．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ＤＬＮ２．６＋?ｎｏｚｚｌｅｓ１１１＊１??Ａｌｓｔｏｍ?公司的?ＥＶ?（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ?ｆｒｉｅｎｄｌｙ?Ｖ－ｓｈａｐｅｄ?ｂｕｒｎｅｒｓ）燃烧器抛弃??了早期旋流器加垂直燃烧器的设计。应用旋涡流原理，在缺失旋流器主体和中心??体的情况下，在可燃混合物区域通过强旋流涡破碎来稳定预混火焰。如图１．４左??所示ＥＶ燃烧器由两个半圆锥壳组成，与轴平行放置形成两处切向槽。气流由切??向槽进入，沿着轴向方向旋流强度不断增加，调节结构使核心流涡破碎在燃烧器??出口近端发生。ＥＶ燃烧器不存在上游暴露于可燃气、下游暴露于稳定火焰区的??稳焰器，能有效预防自燃和回火。再此基础上针对具体应用环境又相继发展出??ＳＥＶ、ＭＢｔｕＥＶ、ＡＥＶ?燃烧器［１２；１３］。??Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?Ｓｐｒａｙ?Ｖｏｒｔｃ＊??ａ＞ｒ?ｖ．?ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ?ｔｙｅａｋｄｏｖ＃ｎ??：：文??Ｉ?１?１?ＲＰＬ?Ｉ?Ｐ？ｋ＞＜（Ｍ３）?Ｉ?ＶＵｌｎ（ｉｙｉ１－Ｍ２）??Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ?Ｇａｓ?ｎｊｅｏｆｏｎ?ｉｇｎｕｏｎ?ｆ?ｌａｍｅ?处?＞?＞?—?＞??卜ｒ＞ｎｌ?｜?Ｆｕ＾ｉ??图１．４?ＥＶ燃烧器和第四代ＤＬＥ燃烧器％??Ｆｉｇｕｒｅｌ．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ＥＶ?ｂｕｒｎｅｒ?，１３，ａｎｄ?ｔｈｅ?４ｔｈ?ＤＬＥ?ｂｕｒｎｅｒ１２１１??ＭＨＩ和Ｓｉｅｍｅｎｓ公司的ＤＬＮ燃烧室设计方案类似
【参考文献】：
期刊 共5条
[1]世界能源转型与发展——低碳时代下的全球趋势与中国特色[J]. 罗佐县,许萍,邓程程,杨宁,王殿铭. 石油石化绿色低碳. 2019(01)
[2]G/H级燃气轮机燃烧室技术研发的分析与思考[J]. 付镇柏,蒋洪德,张珊珊,吕煊. 燃气轮机技术. 2015(04)
[3]重型燃气轮机现状与发展趋势[J]. 蒋洪德,任静,李雪英,谭勤学. 中国电机工程学报. 2014(29)
[4]加速推进重型燃气轮机核心技术研究开发和国产化[J]. 蒋洪德. 动力工程学报. 2011(08)
[5]Progress and recent trend in MILD combustion[J]. DALLY B B. Science China Technological Sciences. 2011(02)
博士 共1条
[1]燃气轮机燃烧室柔和燃烧机理与性能研究[D]. 黄明明.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士 共4条
[1]平行射流柔和燃烧器燃烧特性研究[D]. 张环.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018 [2]射流喷嘴特性对天然气柔和燃烧器燃烧特性影响研究[D]. 刘耘州.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018 [3]燃气轮机柔和燃烧室研究[D]. 周子琛.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016 [4]天然气贫预混燃烧器燃空掺混与燃烧特性研究[D]. 赵岩.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
本文编号：2894876
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【文章类型】：硕士
【部分图文】：
图１．１中国能源消费结构发展情况ｗ??Ｆｉｕｒｅｌ．ｌ?Ｐｒｉｍａｒｅｎｅｒｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎ?ｂＣｈｉｎａ１３１??
司面向Ｆ系列燃气轮机的ＤＬＮ２．６＋燃烧室技术，在燃烧室首端周向布置５个相??同的燃料喷嘴，在轴心布置一个燃料喷嘴，应用了?ｓｗｏｚｚｌｅ、扩散路旋流杯，ＩＦＣ??（进气整流装置）。喷嘴布置和供料分配见图１．３?ａ），图中ＰＭ为预混路，Ｄ为扩??散路。供料管路间燃料分配（ｆｕｅｌ?ｓｐｌｉｔ）对低排放、压力波动和燃料适应性有重??要影响。外侧５个喷嘴结构如图１．３?ｂ）所示。ＧＥ公司ＤＬＮ系列燃烧室技术通过??旋流产生涡破碎，再于火焰筒后膨胀来实现火焰稳定。加入扩散路燃料的预混喷??嘴具有自稳火能力［９；１ｔ７Ｆ版ＤＬＮ２．６＋外围的五个旋流稳火预混主燃喷嘴配备了??预混值班（ｐｒｅｍｉｘｅｄｐｉｌｏｔｓ），能在满足低负载Ｆ运行灵活性的同时，带来相较扩??散值班更低的ＮＯｘ排放間。??２??
第１章绪论??ａ）?ＤＬＮ２．６＋喷嘴布置和供料分配?ｂ）外侧燃料喷嘴??图１．３?ＤＬＮ２．６＋喷嘴示意图丨１０丨??Ｆｉｇｕｒｅｌ．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ＤＬＮ２．６＋?ｎｏｚｚｌｅｓ１１１＊１??Ａｌｓｔｏｍ?公司的?ＥＶ?（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ?ｆｒｉｅｎｄｌｙ?Ｖ－ｓｈａｐｅｄ?ｂｕｒｎｅｒｓ）燃烧器抛弃??了早期旋流器加垂直燃烧器的设计。应用旋涡流原理，在缺失旋流器主体和中心??体的情况下，在可燃混合物区域通过强旋流涡破碎来稳定预混火焰。如图１．４左??所示ＥＶ燃烧器由两个半圆锥壳组成，与轴平行放置形成两处切向槽。气流由切??向槽进入，沿着轴向方向旋流强度不断增加，调节结构使核心流涡破碎在燃烧器??出口近端发生。ＥＶ燃烧器不存在上游暴露于可燃气、下游暴露于稳定火焰区的??稳焰器，能有效预防自燃和回火。再此基础上针对具体应用环境又相继发展出??ＳＥＶ、ＭＢｔｕＥＶ、ＡＥＶ?燃烧器［１２；１３］。??Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ?Ｓｐｒａｙ?Ｖｏｒｔｃ＊??ａ＞ｒ?ｖ．?ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ?ｔｙｅａｋｄｏｖ＃ｎ??：：文??Ｉ?１?１?ＲＰＬ?Ｉ?Ｐ？ｋ＞＜（Ｍ３）?Ｉ?ＶＵｌｎ（ｉｙｉ１－Ｍ２）??Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ?Ｇａｓ?ｎｊｅｏｆｏｎ?ｉｇｎｕｏｎ?ｆ?ｌａｍｅ?处?＞?＞?—?＞??卜ｒ＞ｎｌ?｜?Ｆｕ＾ｉ??图１．４?ＥＶ燃烧器和第四代ＤＬＥ燃烧器％??Ｆｉｇｕｒｅｌ．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ＥＶ?ｂｕｒｎｅｒ?，１３，ａｎｄ?ｔｈｅ?４ｔｈ?ＤＬＥ?ｂｕｒｎｅｒ１２１１??ＭＨＩ和Ｓｉｅｍｅｎｓ公司的ＤＬＮ燃烧室设计方案类似
【参考文献】：
期刊 共5条
[1]世界能源转型与发展——低碳时代下的全球趋势与中国特色[J]. 罗佐县,许萍,邓程程,杨宁,王殿铭. 石油石化绿色低碳. 2019(01)
[2]G/H级燃气轮机燃烧室技术研发的分析与思考[J]. 付镇柏,蒋洪德,张珊珊,吕煊. 燃气轮机技术. 2015(04)
[3]重型燃气轮机现状与发展趋势[J]. 蒋洪德,任静,李雪英,谭勤学. 中国电机工程学报. 2014(29)
[4]加速推进重型燃气轮机核心技术研究开发和国产化[J]. 蒋洪德. 动力工程学报. 2011(08)
[5]Progress and recent trend in MILD combustion[J]. DALLY B B. Science China Technological Sciences. 2011(02)
博士 共1条
[1]燃气轮机燃烧室柔和燃烧机理与性能研究[D]. 黄明明.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士 共4条
[1]平行射流柔和燃烧器燃烧特性研究[D]. 张环.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018 [2]射流喷嘴特性对天然气柔和燃烧器燃烧特性影响研究[D]. 刘耘州.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018 [3]燃气轮机柔和燃烧室研究[D]. 周子琛.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016 [4]天然气贫预混燃烧器燃空掺混与燃烧特性研究[D]. 赵岩.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
本文编号：2894876
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