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燃气轮机燃烧室双燃料混合燃烧数值模拟

2021-08-23李雅军从文峰

动力工程学报 2021年8期

杨 强,李雅军,从文峰,林 枫

(中国船舶集团有限公司第七〇三研究所 船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室, 海洋工程燃气轮机实验室,哈尔滨 150078)

燃气轮机从原来单一气/液燃料系统升级为双燃料系统后,燃料适用性得到了进一步拓宽。目前,双燃料燃气轮机工程应用主要集中在海洋油气开发[1-2]、车载能源电站、液化天然气(LNG)船[3-4]及原传统燃气轮机应用领域。双燃料燃气轮机由于其良好的燃料适应性已成为未来燃气轮机主要发展方向[5]。

燃料混合燃烧是燃气轮机双燃料燃烧室的独有特性。由于气液2种燃料的差异,二者的反应速率也不同;采用双燃料燃烧时燃烧室性能的变化规律与仅使用单一燃料时有较大差异;研究混合燃烧条件下双燃料燃烧室性能的变化规律是进行燃烧室燃料在线切换的前提。

Nijeholt等[6]对沼气与天然气混合时燃烧室性能进行了数值模拟,并给出了详细的反应机理,用来描述混合燃烧条件下的化学反应机理;权崇仁等[7]通过对某短环形燃烧室进行了氢气、裂解气与柴油燃料的混合燃烧研究,指出优化燃烧室头部结构、合理组织流场以及稳定回流区内当量比是保证燃烧室混烧性能的有效措施;刘瑞同[8]则给出了双燃料燃烧室混合燃烧的基本原则,指出燃料混烧时要保证一定的天然气喷嘴压降以防止燃烧脉动,且液体燃料占比过小时会导致燃油路循环量过大而损坏油泵;穆勇[9]对化学回热燃烧室进行了双燃料混合燃烧数值模拟,给出了裂解气与柴油混烧时的简化机理,并指出在低热值燃料燃烧时加入部分高热值燃料,可以提高火焰温度及火焰传播速度,从而提高燃烧效率;……

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