雙燃料噴嘴設計與燃燒流場數(shù)值模擬.pdf

1、化學回熱循環(huán)燃氣輪機可以充分利用排氣余熱來提高循環(huán)熱效率和輸出功率,減少Nox排放?；瘜W回熱循環(huán)燃氣輪機(CRGT)的工作方式?jīng)Q定其燃燒室采用雙燃料系統(tǒng),因此,要求化學回熱燃氣輪機燃燒室不但具有單獨燃用燃油或裂解氣燃料的功能,還具有兩種燃料混燒的功能。噴嘴作為燃燒室的重要組件,其性能的優(yōu)劣將直接影響點火、燃燒效率、燃燒穩(wěn)定性、溫度分布和排氣污染等方面的性能,同時也會影響火焰筒和渦輪葉片的壽命。因此,在使用雙燃料燃燒系統(tǒng)的燃燒室中,設計出

2、與之配套的雙燃料噴嘴,使火焰長度短、火焰筒壁面無過熱區(qū)、出口溫度場均勻,是進行燃油燃燒室改造、實現(xiàn)燃氣輪機化學回熱循環(huán)的關鍵。
　　 本文針對化學回熱循環(huán)燃油燃氣輪機燃燒室,在保證噴嘴接口尺寸不變、火焰筒結構不變和燃燒室出口焓值不變的前提下,設計出一種新型雙燃料噴嘴,使其既可以單獨燃用燃油或裂解氣,又可燃用油氣混合燃料。借助CFD技術,對燃燒室的燃氣流場進行了數(shù)值模擬,采用了RNGκ-ε和Realizableκ-ε兩種湍流模型,

3、快速反應簡化PDF燃燒模型;對控制方程采用迎風格式的差分格式進行離散,壁面處理采用標準壁面函數(shù)法:采用SIMPLE算法來求解離散方程。
　　 本文在雙燃料噴嘴結構的設計過程中,試用了燃料氣路旋流葉片、噴嘴頭部氣孔以及裂解氣導流罩等結構,為驗證和優(yōu)化給出的設計方案,文中采用了CFD技術對多種噴嘴結構和安裝位置的燃燒室燃燒流場進行了數(shù)值模擬研究和對比分析。通過對這幾種噴嘴結構模型的火焰長度、高溫區(qū)的位置、壁面溫度、出口溫度場的均勻性