燃气轮机天然气掺氢燃烧及排放特性数值模拟研究

作者：耿卅捷; 潘禾吉田; 杨欢; 熊瑶; 刘银河^*

来源：西安交通大学学报, 2022, 56(12): 1-11.

• 燃气轮机
• 掺氢
• 燃烧特性
• 排放特性

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、NOx、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NOx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，NOx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NOx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，NOx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。天然气掺氢燃气轮机可以通过稀燃的方式降低燃烧温度，实现低NOx排放，同时降低CO和CO2排放。本研究可为燃气轮机掺氢设计与运行提供参考。

• 单位
  西安交通大学; 动力工程多相流国家重点实验室