船用低排放塔式分级燃烧室主燃级喷嘴结构优化研究

为了满足船舶燃气轮机污染物排放的需求,设计了一种低排放塔式分级燃烧室,并对其主燃级喷嘴进行结构优化,利用数值模拟方法详细研究了不同喷嘴结构下燃烧室的流场特性及性能参数。结果表明,主燃级由直射式喷嘴更换为空气雾化喷嘴时,可有效避免旋流器壁面燃油积碳;燃烧室内油气掺混水平提高,出口温度分布品质改善,出口NO和CO排放量分别降低71.4%和60%。针对空气雾化喷嘴,燃油管道出口与喷嘴出口之间的高度与其内径之比（H/D）对燃烧室油气分布特性和中截面温度分布的影响远高于其空气出口结构形式,H/D过大或过小时,油气掺混水平恶化,污染物排放量增加。燃烧室出口径向温度分布系数随H/D的增大而减小。综合分析燃烧室油气分布、温度分布和性能参数,确定最优喷嘴的H/D=2,空气出口结构为圆柱型。     

燃料与空气预混方法及性能研究进展

随着大气污染物排放标准的日益严格,低排放燃烧技术已成为先进燃气轮机发展的关键技术之一。在气态燃料低排放 燃烧室中,燃料与空气的预混均匀性是影响NO X 生成的关键因素。基于污染物生成机理及控制方法,指出了燃料空气预混均匀性 与NO X 排放的关系,即均匀性越好,NO X 排放越少。根据现有研究内容,从结构参数、旋流/湍流强度、预混距离以及边界条件（温度 和压力）等4个方面梳理了国内外提高低排放燃烧室内燃料与空气预混均匀性的研究进展,提出可以通过增大旋流数、燃料穿透 深度、预混长度等参数以提高预混均匀性,指出了目前研究中缺少小尺寸短距离空间内燃料与预混均匀性的预测。基于低排放燃 烧室技术水平和发展趋势,认为未来的研究方向应为短距离、受限空间内燃料与空气预混均匀性的定量预测与评估。