為了對比擴散和預(yù)混兩種不同燃燒模式下大氣溫度對燃氣輪機燃燒穩(wěn)定性和NO_x排放的影響規(guī)律,針對某重型燃氣輪機燃燒室,對多旋流噴嘴燃燒室的燃燒穩(wěn)定性和NO_x排放進行了數(shù)值研究。結(jié)果表明:對于擴散燃燒,大氣溫度升高,燃燒室內(nèi)高頻脈動增強,燃燒穩(wěn)定性變差;對于預(yù)混燃燒,大氣溫度升高,有利于提高燃燒的穩(wěn)定性;在擴散燃燒模式下燃燒室燃料噴嘴下游回流區(qū)的溫度最高,NO_x生成量最大;預(yù)混燃燒下燃燒室頭部溫度分布較均勻,燃燒室NO_x生成主要集中在駐渦回流區(qū)和燃燒室中下游位置,燃料噴嘴下游回流區(qū)NO_x生成量很小;隨著大氣溫度的升高,擴散燃燒和預(yù)混燃燒下燃燒室內(nèi)NO_x的生成量均增加。研究結(jié)果可為指導(dǎo)燃氣輪機運行提供參考。 

【文章來源】：燃氣輪機技術(shù). 2020,33(03)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

某重型燃氣輪機燃燒室結(jié)構(gòu)

考慮到燃氣輪機壓氣機排氣是從燃燒室尾部經(jīng)過渡段內(nèi)外夾層的流道再由導(dǎo)流襯套與火焰筒之間所形成的環(huán)形空間進入燃燒室頭部,然后再通過燃料噴嘴進入火焰筒進行摻混燃燒。在不考慮火焰筒壁面以及過渡段內(nèi)壁面與空氣之間對流換熱的情況下,可忽略過渡段內(nèi)外夾層、火焰筒與導(dǎo)流襯套夾層的空氣流路,僅需對燃料噴嘴旋流器、火焰筒和過渡段內(nèi)部進行建模,簡化后建立的燃燒室實體模型見圖2。1.2 計算方法[15]

數(shù)值計算的準(zhǔn)確度很大程度上依賴于數(shù)值模型的網(wǎng)格精度,網(wǎng)格的劃分是數(shù)值計算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文利用ICEM軟件,采用分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散技術(shù)和交接面技術(shù),對圖2所示的燃燒室實體模型進行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格離散結(jié)果見圖3。通過調(diào)整火焰筒和過渡段內(nèi)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的最小尺寸,對燃燒數(shù)值計算的網(wǎng)格無關(guān)性進行了驗證,采用了620萬、800萬和1 000萬三種不同數(shù)量的網(wǎng)格離散模型,通過分析燃燒室出口溫度計算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)三種計算網(wǎng)格之間偏差不超過6%,本文采用了620萬的網(wǎng)格離散模型。某重型燃氣輪機燃燒的是天然氣燃料,其燃燒化學(xué)反應(yīng)極其復(fù)雜,考慮到天然氣的主要成分是甲烷氣體,數(shù)值模型中采用甲烷燃料代替天然氣,燃燒反應(yīng)采用文獻[16]給出的甲烷與空氣的五步反應(yīng)機理,該機理包含了7種組分(CH4、O2、CO、H2O、CO2、N2、NO),燃燒模型采用渦耗散概念(EDC)燃燒模型,采用SAS(Scale Adaptive Simulation)湍流模型對燃燒室內(nèi)復(fù)雜渦流運動進行計算。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3133603