检索结果-南通市图书馆

作者：刘双双中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)

学位级别：硕士

国内燃机电厂普遍存在启动过程、低负荷工况下冒黄烟的问题,值班扩散火焰污染物排放高是主因。蒸汽稀释降低值班火焰污染物排放是一种可行的解决途径。本文从零维分析入手,研究了蒸汽稀释比和稀释均匀性对天然气扩散火焰污染物生成的影... 详细信息

国内燃机电厂普遍存在启动过程、低负荷工况下冒黄烟的问题,值班扩散火焰污染物排放高是主因。蒸汽稀释降低值班火焰污染物排放是一种可行的解决途径。本文从零维分析入手,研究了蒸汽稀释比和稀释均匀性对天然气扩散火焰污染物生成的影响;采用三维模拟分析手段参数化研究了天然气/蒸汽混合装置关键结构影响;最后,基于某值班扩散燃烧器,实验研究了蒸汽稀释天然气扩散燃烧的火焰结构、污染物生成等特性。本论文主要工作如下:(1)基于CHEMKIN软件平台构建了化学反应网络模型,建立了天然气/蒸汽掺混不均匀度(Spatial Mixing Defficiency,SMD)模型,采用零维模拟手段定性分析了蒸汽稀释比和稀释SMD对CO、NOx生成的影响规律。结果表明,随蒸汽稀释比增加,NOx生成受到抑制,而CO生成增加;相同蒸汽稀释比下,随蒸汽稀释SMD增加,CO、NOx生成均呈增加趋势,结果体现了改善天然气/蒸汽掺混均匀性能的重要性。(2)针对天然气和蒸汽的掺混装置,选用SV静态混合器结构形式,数值模拟分析了混合单元数、混合单元倾角及混合单元间间隙对掺混性能的影响。确定了静态混合器优选结构方案:混合单元数5,混合单元叶片倾角45°,混合单元间无间隙。(3)针对某应用于燃气轮机燃烧室的值班扩散喷嘴,采用数值模拟结合实验研究的方法,研究了蒸汽稀释比和稀释均匀性对扩散火焰特性和污染物排放的影响。结果表明,随稀释比增加,天然气扩散火焰OH强度变弱,火焰结构趋于紧凑,CO增加、NOx降低,但随稀释比进一步增加,NOx减排收益降低,且火焰稳定性下降;相同蒸汽稀释比下,通过静态混合器降低蒸汽稀释SMD后,扩散火焰结构近似无变化,但反应区OH峰值信号强度减弱,NOx、CO均呈下降趋势。实验结果验证了改善蒸汽稀释均匀性对值班扩散火焰减排的有效性。本研究结果可为天然气燃气轮机解决启动过程中冒黄烟问题、拓宽低NOx工况范围提供理论依据和实验数据参考。

关键词：天然气燃气轮机燃烧室值班扩散火焰蒸汽稀释稀释均匀性 CO&NOx排放 OH分布

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进气温度和含湿量对湿空气透平循环燃烧室实现柔和燃烧的影响研究

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推进技术 2024年第6期45卷 131-146页

作者：朱子儒刘志刚熊燕张哲巅中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室北京100190 中冶南方工程技术有限公司湖北武汉430073 中国科学院大学工程科学学院北京100049

本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型,研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平(HAT)循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明:空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空气含... 详细信息

本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型,研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平(HAT)循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明:空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空气含湿量对实现柔和燃烧的临界回流比的影响可以忽略,但空气含湿量的增加会引起点火延迟时间的延长,该影响持续至蒸汽含量达到其临界值,这有利于未燃反应物与烟气的充分掺混。当空气进口温度从381 K上升到881 K时,实现柔和燃烧的临界回流比下降了70%。空气加湿抑制NOx生成效果随着空气进口温度升高变得更加显著。随着空气进口温度的升高,由于热力型NO占主导地位,增加含湿量使得热力型NO迅速下降,而加湿引起快速型NO增加的效果不显著,从而使得整体NOx下降。针对模型柔和燃烧室的实验结果表明:绝热火焰温度在1 650~2 050 K内,热负荷36~59 k W条件下,不同含湿量(Ω=0~0.2 kg/kg)和不同空气进口温度(381,503,640 K)的NOx排放均低于1×10^(-5)@15%O2,而CO排放在含湿量0~0.1 kg/kg范围内同样能保持1×10^(-5)@15%O2以下。上述结果表明,该模型燃烧器能够在不同空气含湿量和空气进口温度下均保持较低的污染物排放。

关键词：燃气轮机燃烧室柔和燃烧湿空气透平 NOx排放蒸汽稀释

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进气温度和含湿量对湿空气透平循环燃烧室实现柔和燃烧的影响研究（英文）

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推进技术 2024年第6期 136-151页

作者：朱子儒刘志刚熊燕张哲巅中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室中冶南方工程技术有限公司中国科学院大学工程科学学院

本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型，研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平（HAT）循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明：空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空... 详细信息

本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型，研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平（HAT）循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明：空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空气含湿量对实现柔和燃烧的临界回流比的影响可以忽略，但空气含湿量的增加会引起点火延迟时间的延长，该影响持续至蒸汽含量达到其临界值，这有利于未燃反应物与烟气的充分掺混。当空气进口温度从381 K上升到881 K时，实现柔和燃烧的临界回流比下降了70%。空气加湿抑制NOx生成效果随着空气进口温度升高变得更加显著。随着空气进口温度的升高，由于热力型NO占主导地位，增加含湿量使得热力型NO迅速下降，而加湿引起快速型NO增加的效果不显著，从而使得整体NOx下降。针对模型柔和燃烧室的实验结果表明：绝热火焰温度在1 650～2 050 K内，热负荷36～59 k W条件下，不同含湿量（Ω=0～0.2 kg/kg）和不同空气进口温度（381,503,640 K）的NOx排放均低于1×10-5@15%O2，而CO排放在含湿量0～0.1 kg/kg范围内同样能保持1×10-5@15%O2以下。上述结果表明，该模型燃烧器能够在不同空气含湿量和空气进口温度下均保持较低的污染物排放。

关键词：燃气轮机燃烧室柔和燃烧湿空气透平 NOx排放蒸汽稀释

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