燃氣輪機低排放燃燒室沖擊冷卻研究.pdf

1、在燃燒室設(shè)計中，一方面為了提高燃氣輪機效率，燃燒室溫升不斷提高，不斷增加的火焰溫度促使燃燒室冷卻結(jié)構(gòu)的進一步改進。另一方面，環(huán)境問題得到了公眾越來越多的關(guān)注，2012年國家出臺的《火電廠大氣排放標(biāo)準(zhǔn)》，要求燃氣輪機出口 NOx排放低于25ppm，這更加促進了低排放燃燒室的研究。貧燃預(yù)混是降低排放的重要手段之一，但是，貧燃條件下，燃燒室需要更多的空氣參與燃燒，在傳統(tǒng)的燃燒室冷卻結(jié)構(gòu)下冷卻空氣量不得不減少，為燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了更大挑戰(zhàn)。

2、因此，有必要針對低排放燃燒室的冷卻結(jié)構(gòu)開展深入的分析和設(shè)計工作。本文主要完成了如下幾方面的工作：
　　首先，調(diào)查了國內(nèi)外幾類主要的燃燒室冷卻結(jié)構(gòu)，考慮到低排放和壁面冷卻性能的要求，著重對沖擊冷卻結(jié)構(gòu)進行研究，對采用氣膜冷卻結(jié)構(gòu)的原型環(huán)管型燃燒室進行了數(shù)值模擬，分析了該型燃燒室的氣動性能、壁面及內(nèi)部溫度場以及低排放性能。
　　其次，通過平板沖擊冷卻模擬研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對沖擊冷卻效果的影響，結(jié)果表明：在小孔無傾角、板間距2至3.5

3、倍孔徑、縱向間距8倍孔徑、橫向間距6.5至10倍孔徑、采用順排布置并且孔徑盡量縮小的條件下，平板沖擊冷卻能獲得最好的冷卻效果。
　　最后，在原型燃燒室的基礎(chǔ)上設(shè)計了三種燃燒室沖擊冷卻結(jié)構(gòu)，對采用這三種沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的某型燃氣輪機燃燒室進行了數(shù)值模擬，并與采用氣膜冷卻結(jié)構(gòu)的原型燃燒室進行了性能對比。結(jié)果表明：在燃燒空氣量不變時，采用沖擊冷卻結(jié)構(gòu)時，雖然燃燒室的總壓損失和出口不均勻度較氣膜冷卻燃燒室略微上升，但是壁面的最高溫度明顯下降并