IGCC高壓再熱燃氣輪機燃燒數值計算及模擬.pdf

1、合成氣整體煤氣化聯合循環發電技術以其潔凈、高效等特點在火力發電領域中占有重要的地位。如何進一步高效環保地利用能源，是聯合循環發電領域所研究的重要目標。提高壓縮比成為提高循環效率的有效方法，這就要求合成氣在高壓力工況下進行燃燒，但是目前關于高壓合成氣燃燒的研究相對較少。本文結合低旋流燃燒技術，參照國內外燃燒室模型的設計方法及原則，設計了一種以低熱值合成氣為燃料的低旋流實驗燃燒室。采用數值模擬的方法研究合成氣高壓燃燒特性，研究內容包括燃燒火

2、焰形態、溫度場分布、流場分布及污染物排放等。目的在于了解高壓合成氣的燃燒特性，總結其燃燒以及污染物生成規律。
　　本文首先設計了一種實驗用合成氣低旋流燃燒室。此實驗燃燒室采用擴散燃燒方式，燃料通過噴嘴中心孔垂直進入到燃燒室，空氣通過中心孔外圍的低旋流旋流器進入到噴嘴段。利用流體力學軟件FLUENT對所設計燃燒室建模，并對冷態流場進行模擬以驗證燃燒室結構設計的合理性。
　　其次，本文對高壓合成氣燃燒進行了不同工況下的熱態模擬，

3、考察了不同壓力、不同功率及不同當量比的燃燒特性。通過對火焰形態、溫度場分布、流場分布及污染物排放等模擬及分析，研究了高壓合成氣燃燒火焰特性以及NOx排放規律，研究結果表明:首先，隨著壓力的增大，火焰半徑減小，火焰高度逐漸變短，最高燃燒溫度呈現先升高后趨于穩定的規律，NOx排放量隨著壓力的增大先升高后降低。其次，隨著功率的提高，火焰長度和半徑增大，流場中心低速區域越來越明顯，有利于提高燃燒的穩定性，此外，NOx排放量隨著功率的提高單調遞減