燃气轮机天然气掺氢燃烧及排放特性数值模拟研究

为了解掺氢对贫预混燃气轮机的性能影响,采用数值模拟的方法研究了某燃气轮机天然气掺氢比(体积分数0～30%)对其燃烧及排放特性的影响,对比了燃料体积流量恒定和热负荷恒定的情况下,掺氢对燃烧温度、NO_x、CO和CO₂排放的影响规律。结果表明,在燃料体积流量恒定的情况下：如果固定燃料当量比,掺氢会降低燃烧室热负荷,并能够降低燃气中CO和CO₂浓度,但会导致出口燃气超温和NO_x排放超标;如果固定掺氢比,随着当量比的降低,燃烧温度降低,NO_x和CO₂浓度降低,CO浓度先降低后升高,当掺氢比为30%时,推荐的燃料当量比为0.48。在热负荷恒定的情况下,如果固定燃料当量比,掺氢能够降低燃气中CO和CO₂浓度,并导致出口燃气超温和NO_x排放超标;如果固定掺氢比,随着当量比的降低,燃烧温度降低,NO_x和CO₂浓度降低,CO浓度先降低后升高,当掺氢比为30%时,推荐的燃料当量比为0.47。...     

掺氢对天然气燃烧室燃烧及排放特性影响数值模拟研究

本文针对以天然气为燃料的燃气轮机使用掺氢燃料后的燃烧及其排放特性开展研究,基于DLN1.0燃烧室火焰筒,采用数值模拟的方法研究不同的掺氢比(H2体积含量0~30%一共7种工况)在恒定热功率和相同当量比条件下对天然气混合气燃烧过程的影响,获得火焰筒内流场、温度场和燃烧产物的分布参数以及对应关系。研究显示,随着掺氢比的增加火焰温度上升,燃烧反应区扩大,火焰筒出口处的温度分布均匀性变差;掺氢造成局部释热量的改变,会导致NOx的排放随着掺氢比的增加而呈现增加趋势;CO和CO2的排放量都有显著的减少,H2O的生成量显著增加。同时本文提出稀释燃烧的方法来解决由掺氢造成的一系列问题,研究不同当量比的工况下掺氢燃烧后的燃烧及排放特性变化,并计算得到各个掺氢比工况下最佳的当量比范围。研究结果为后续工业燃气轮机天然气掺氢燃烧技术的应用提供了理论指导。     

预测NOx排放的化学反应器网络自动生成方法

计算流体力学-化学反应器网络(computational fluid dynamics-chemical reactor network,CFD-CRN)方法是一种预测燃烧室排放的手段,如何快速构建合理的CRN是一个需要解决的问题。为实现CRN的自动划分、构建和求解,基于Python语言开发了CRN自动生成程序并集成了Cantera求解器;对贫预混燃烧器和微混模型燃烧器的NO_x排放进行预测,并与实验数据对比验证,结果表明：给定划分标准,利用CRN自动生成程序可以读取CFD数据,实现快速有效地构建和求解CRN;利用CFD-CRN方法预测NO_x排放,应考虑散热损失以提高预测准确度;在划分标准合理的前提下,减少CFD计算的网格数和CRN的反应器数量依然能保证NO_x预测精度;同一CRN模版对不同工况有一定的适用性,可以用于预测相近工况的NO_x排放。     

石灰石对循环流化床燃烧NOx排放影响及粒度优化研究

污染物排放标准日趋严格的背景下,如何解耦循环流化床(circulating fluidized bed, CFB)燃烧炉内石灰石高效脱硫与低NO_x排放之间的矛盾,是研究热点之一。该文利用一维两相混合CFB燃烧整体数学模型,对某550 MWe超超临界CFB锅炉燃烧和污染物排放情况进行了预测,计算值与现场实测值吻合良好。模拟结果表明,由于CaO对各含氮反应的显著催化作用,投放石灰石脱硫会直接或间接影响NO_x的生成及还原过程,导致NO_x原始排放升高。但在相同钙硫比下,采用脱硫反应活性更高的细颗粒石灰石,其表面快速包覆的惰性产物层可以降低炉内总CaO有效反应面积,进而直接影响相关催化反应总体速率,既能有效提高炉内脱硫效率,又能缓解石灰石对NO_x减排的负面作用。     

燃煤在O2/CO2方式下SO2生成特性的研究

研究了合山煤在O2／CO2方式下SO2的生成特性，结果表明在O2／CO2方式下，由于燃煤的燃烧特性和钙基吸收剂的燃烧分解特性不同于传统燃烧方式，SO2的生成速度加快，生成量较空气气氛下大为减少，钙基吸收剂的脱硫率随温度升高而增加，表明O2／CO2方式有利于钙基吸收剂高温脱硫。     

燃煤在O_2/CO_2方式下SO_2生成特性的研究

研究了合山煤在O2 /CO2 方式下SO2 的生成特性 .结果表明在O2 /CO2 方式下 ,由于燃煤的燃烧特性和钙基吸收剂的煅烧分解特性不同于传统燃烧方式 ,SO2 的生成速度加快 ,生成量较空气气氛下大为减少 ,钙基吸收剂的脱硫率随温度升高而增加 ,表明O2 /CO2 方式有利于钙基吸收剂高温脱硫     

T型天然气管道掺氢输送流动特性数值模拟研究

由于天然气掺氢输送会对输气管道水力热力特性、输送安全等有较大影响,因此研究天然气掺氢输送特性十分必要。采用Simdroid仿真平台与Fluent软件,建立T型天然气掺氢管道流动计算模型,仿真模拟天然气-氢气掺混过程,进而明确管道规格、流速、掺氢比等对掺混效果的影响作用。结果表明,当掺氢比由10%增大至20%时,管内中上部氢气浓度明显增加,氢气的分层现象也更为显著,宽度约占主管道管径的1/2;混合气在掺混中心处会形成速度为3 m/s的区域,该区域右侧靠近壁面位置,出现一个速度低于0.5 m/s的氢气低速区,随着掺混的进行,在距离掺混中心200 mm左右处,该区域消失。该研究可明确天然气掺氢后混合气均匀性、氢气低速区和氢气聚集区,为实现天然气管道掺氢输送、开发高效掺混工艺提供依据。     

CaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃/Al2O3系低温共烧陶瓷流延工艺优化及性能研究

为优化CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂(CABS)玻璃/Al₂O₃系低温共烧陶瓷(LTCC)流延工艺,提高CABS玻璃/Al₂O₃系LTCC材料性能,采用偶联剂对CABS玻璃/Al₂O₃复合粉体进行表面改性并对黏结剂的种类和用量进行优化,借助扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、X线衍射仪(XRD)等分析流延工艺优化对LTCC材料性能的影响。结果表明：偶联剂能有效提高CABS玻璃/Al₂O₃复合粉体在有机溶剂中的润湿性,提升浆料固含量和生瓷带密度,当硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)质量分数为1.5%时,浆料固含量为66.58%,生瓷带的密度为1.90 g/cm³,均达到最大值;通过探究3种不同分子量的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)对生瓷带性能的...