由于天然氣價(jià)格高居不下,以天然氣為主要能源的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組需要支付較高的發(fā)電成本,因此世界各國(guó)都希望采用不同類型燃料拓寬燃?xì)廨啓C(jī)燃料靈活性,以利用更多中低熱值煤氣和其他燃料,降低天然氣燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的發(fā)電成本。因此如何改型設(shè)計(jì)相關(guān)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組,使得其能夠燃燒多種燃料是人們關(guān)注的重點(diǎn)。航改型燃?xì)廨啓C(jī)由于其體積小、燃料適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文對(duì)發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)燃料靈活性這一大背景下,針對(duì)航改型燃?xì)廨啓C(jī)燃料靈活性進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:本文首先進(jìn)行了航改燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室改進(jìn)設(shè)計(jì)。以原型燃燒室指標(biāo)為基礎(chǔ),確定改型燃燒室設(shè)計(jì)要達(dá)到的指標(biāo),并進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)氣量分配,以某典型焦?fàn)t煤氣為燃料,計(jì)算了其物性參數(shù),并根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)明確了焦?fàn)t煤氣燃料流量,同時(shí)計(jì)算燃燒室總當(dāng)量比為0.3297。針對(duì)航改燃?xì)廨啓C(jī)和中低熱值燃料特點(diǎn),初步確定采用擴(kuò)散燃燒方式的燃燒器結(jié)構(gòu)。由于低工況下的燃料燃燒不穩(wěn)定性和寬爆炸極限,采用雙燃料雙油路結(jié)構(gòu)噴嘴,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式系數(shù)法對(duì)噴嘴液體路進(jìn)行設(shè)計(jì),確定噴口半徑、旋流槽大小等參數(shù),并進(jìn)行霧化粒徑SMD校驗(yàn)。計(jì)算得出副油路SMD在設(shè)計(jì)點(diǎn)2.5MPa時(shí)為40μm,與試驗(yàn)對(duì)比較好,... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

GE燃?xì)廨啓C(jī)使用燃料能力[3]

第1章緒論3先概述常用的燃?xì)廨啓C(jī)燃料來(lái)源，再介紹國(guó)內(nèi)外各大燃?xì)廨啓C(jī)廠商的燃料靈活性工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行總結(jié)，最后對(duì)國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)中低熱值燃料燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)研究進(jìn)行綜述。1.2.1航改燃?xì)廨啓C(jī)的燃料及其來(lái)源早期的重型燃?xì)廨啓C(jī)是在燃煤的蒸汽輪機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展的，輕型燃?xì)廨啓C(jī)是燃用煤油的航空燃?xì)廨啓C(jī)改型。面對(duì)地球上各種氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)燃料的開發(fā)和利用，為了合理利用、節(jié)約能源，重型和輕型燃?xì)廨啓C(jī)都必須擴(kuò)大燃料使用范圍，這些燃料主要是源自于地底的化石燃料，如氣體和原油。圖1.2中展示了陸地地底的化石燃料，同時(shí)海洋底下也同樣存在化石燃料，可通過(guò)海洋鉆井平臺(tái)開發(fā)。我們每天使用的許多燃料都是從其中一種來(lái)源生產(chǎn)的。還有一些燃料則是工業(yè)過(guò)程的直接或間接產(chǎn)物。本節(jié)對(duì)其中一些發(fā)電用的替代燃料進(jìn)行概述。圖1.2傳統(tǒng)化石能源來(lái)源Figure1.2Sourcesoffossilfuels（1）天然氣天然氣雖然不屬于替代燃料，但了解天然氣的特性非常重要，因?yàn)樗窃S多其他燃料的組分部分。天然氣的開采過(guò)程通常分為兩類：伴生和非伴生。伴生氣主要來(lái)自生產(chǎn)原油的油井，在這種情況下，天然氣被稱為伴生氣，因?yàn)樗c原油一起被泵送。在非伴生井中，天然氣是從專用井抽出來(lái)的，不生產(chǎn)任何原油。天然氣可以來(lái)自被蓋層覆蓋（或密封）的氣穴中的常規(guī)氣井，也可以來(lái)自富含天然氣的頁(yè)巖地層。根據(jù)大多數(shù)國(guó)家的定義，標(biāo)記為天然氣的氣體可以在燃?xì)廨啓C(jī)中直接使用，幾乎沒有困難。美國(guó)環(huán)保署（USEPA）定義天然氣為“至少含有70%（體積含量）的甲烷”。歐盟標(biāo)準(zhǔn)將天然氣定義為不超過(guò)20%（體積含量）的惰性氣體，或者換句話說(shuō)，至少有80%（體積含量）的甲烷。

第1章緒論7續(xù)表1.1多種燃料在國(guó)內(nèi)外燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的應(yīng)用[10-20]Table1.1ApplicationofVariousFuelsinDomesticandForeignGasTurbineUnits[10-20]沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所QD128航改型燃機(jī)焦?fàn)t煤氣/柴油雙燃料噴嘴；擴(kuò)散燃燒室根據(jù)需求，可燃燒天然氣、柴油或柴油/焦?fàn)t煤氣雙燃料；最低熱值11.7MJ/m3R0110重型燃機(jī)合成氣/柴油雙燃料噴嘴；氮?dú)庀♂�；CO含量占60%、H2含量占35%的合成氣；從表中可以看出，國(guó)外各大燃?xì)廨啓C(jī)公司均對(duì)燃料靈活性做了大量的應(yīng)用研究，并取得了不少的成果，GE公司對(duì)這類中低燃料的使用有著更豐富的經(jīng)驗(yàn)，例如LM2500和LM6000系列航改燃機(jī)自1969年投入使用至今已有50年，并積累了大量的商用運(yùn)行時(shí)間[21]。下面對(duì)GE公司的燃料靈活性應(yīng)用做進(jìn)一步的介紹。GE公司[22]對(duì)MS6001機(jī)組燃燒室內(nèi)的的噴嘴進(jìn)行了改型設(shè)計(jì)，使其可以燃燒低熱值煤氣，改造后的噴嘴采用了雙燃料雙渦流器結(jié)構(gòu)，如圖1.3所示。中心使用柴油空氣霧化噴嘴，空氣渦流器與燃料旋流器旋向相反，這樣可以通過(guò)增強(qiáng)燃料和空氣射流的旋流強(qiáng)度，使燃料和空氣能夠快速混合，并在燃燒室頭部形成中心回流區(qū)來(lái)穩(wěn)定火焰。圖1.3MS6001機(jī)組低熱值噴嘴[22]Figure1.3LowCalorificValueNozzleofMS6001Unit[22]Battista和Bahr等人[23]通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法，分別研究了GE公司LM500和MS5001機(jī)組，改燒各類中低熱值氣體燃料的可行性。實(shí)驗(yàn)證明燃料熱值為16.74MJ/Nm3時(shí)，燃燒室的性能都能夠達(dá)到甚至超過(guò)原本的設(shè)計(jì)值。當(dāng)燃料的熱值在±20%范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，燃燒室仍能保持在足夠高的性能狀態(tài)。Sabla等人[25]以實(shí)驗(yàn)方式，測(cè)試了LM2500機(jī)組使用由一氧化碳、氫氣和氮?dú)饨M成的燃料氣體的燃燒性能，這些氣體類似于煤氣化爐或生物質(zhì)氣化爐，典型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]雙旋流合成氣非預(yù)混燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 郭培卿.上海交通大學(xué) 2011
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碩士論文
[1]雙燃料噴嘴設(shè)計(jì)與燃燒流場(chǎng)數(shù)值模擬[D]. 楊洪磊.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[2]雙燃料燃燒室燃燒流場(chǎng)數(shù)值模擬[D]. 賀紅娟.哈爾濱工程大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3244630