基于RQL原理的富油裂解器設計.pdf

1、目前，燃氣輪機應用廣泛。但是隨著環(huán)境污染問題的日趨嚴重，燃氣輪機污染物排放與環(huán)保之間的矛盾愈加明顯，因此低排放燃燒也成為燃氣輪機燃燒技術的中心課題之一。RQL（Rich-burn/Quick-quench/Lean-burn）燃燒技術是諸多低排放燃燒技術中的佼佼者，但是其富油燃燒區(qū)存在冷卻難度大、燃燒不易組織等缺點。因此，針對以上問題，本文開展了以下幾個方面的研究工作：
　?。?）根據(jù) RQL燃燒技術的工作原理，改造其富油燃燒段，

2、設計總體當量比在5以上的富油裂解器。模擬燃料選用正庚烷，利用正庚烷的吸熱裂解特性，一是控制核心高溫區(qū)的范圍，降低裂解器的總體溫度水平，二是大分子的正庚烷吸熱裂解成小分子的氣態(tài)混合物，易于二次燃燒的組織。
　?。?）為利用正庚烷的吸熱裂解特性，本文分析了正庚烷反應過程中的低溫反應過程、大分子裂解成小分子反應過程以及高溫反應過程，構建框架機理，在此基礎上構建簡化正庚烷反應機理，應用CHEMKIN-PRO軟件，將所構建的簡化機理與詳細正

3、庚烷反應機理以及已知簡化正庚烷機理對比分析，驗證其在本文設計工況的模擬準確性。最后在選定的模型里添加NOx反應機理，構建了本文所需要的正庚烷反應機理。
　?。?）根據(jù)已知條件，應用CHEMKIN-PRO軟件進行一維設計，分析理想條件下影響裂解器內(nèi)正庚烷燃燒裂解的主要參數(shù)，確定裂解器的基本幾何尺寸；此后，設計多種裂解器方案，并利用Fluent軟件對這幾種結構的燃燒性能進行數(shù)值模擬。結果表明：方案一可以滿足基本的燃燒需要，但是增大進油

4、量或者進氣量，都會導致壁面及出口的溫度水平超出材料限制；方案二采用油氣分層燃燒的基本理念，采用核心油路富油燃燒，外層油路吸熱裂解的方式，可以很好的控制核心高溫區(qū)范圍，降低壁面溫度，主要缺點是進氣量小，燃油處理能力較低；方案三仍然沿用分層供油的方式，采用單一空氣進口，其進氣量大，燃油處理能力高，但是進氣壓力偏大。最后選定方案二為裂解器模型。
　?。?）采用CFD結合簡化燃燒機理的方式，模擬二維裂解器模型的燃燒以及正庚烷的吸熱裂解情況