蒸汽回注雙燃料噴嘴設計及燃燒流場模擬.pdf

1、雙燃料燃氣輪機可以回收排氣中的部分廢熱來提高整體循環(huán)熱效率和燃機輸出功率，降低NOx排放。化學回熱燃氣輪機不但具有單獨燃燒燃油或重整氣燃料的功能，還具有兩種燃料混燒的功能。在化學回熱循環(huán)過程中，化學回熱器啟動前需要進行水蒸汽回注，隨著水蒸汽回注流量的增加，可能造成燃燒室熄火。
　　本文以某型號燃氣輪機的燃燒室為基礎，創(chuàng)建了化學回熱燃氣輪機燃燒室內部結構的幾何計算模型，利用Fluent軟件，采用可實現(xiàn)k??湍流模型、PDF燃燒模型和

2、EDC模型，對燃燒流場進行了數值模擬；同時采用污染物生成模型對NOx排放進行了計算。
　　首先對原型燃燒室冷態(tài)場進行模擬，在簡化幾何模型中使用EDC模型計算燃燒場，獲得了燃燒室內部各種物質質量分數、溫度場、速度場分布等指示燃燒室內部燃燒狀態(tài)的各項數據；然后對燃燒室熄火原因進行分析，并對射流孔徑和射流速度對貫穿距的影響進行了模擬計算，擬合出相應的貫穿距計算公式。
　　根據計算結果對雙燃料噴嘴水蒸汽噴口進行改進，通過對數值模擬計

3、算結果中燃燒室內高溫區(qū)位置、回流區(qū)效果，水蒸汽流速和熄火點水蒸汽回注流量等重要數據結果進行比較分析，總結了噴嘴結構的可行性和優(yōu)缺點，最終設計改進出的噴嘴結構使水蒸汽回注流量由0.25kg/s增加到0.6kg/s。對噴嘴不同安裝位置進行分析計算，優(yōu)化得出最佳安裝位置，并將優(yōu)化噴嘴后的燃燒場與原型噴嘴模擬結果進行對比分析。模擬結果表明改進噴嘴后燃燒室 NOx排放量降低，隨著水蒸汽回注流量的增加出口最大不均勻度下降，燃燒室NOx排放量降低至1