燃氣輪機燃燒室燃料重整與燃燒技術研究.pdf

1、燃氣輪機化學回熱循環(huán)以其輸出比功大、循環(huán)效率高、污染物排放小等優(yōu)異的熱力性能而受到人們越來越多的關注。其中,利用燃機排氣余熱進行燃料蒸汽重整反應是該先進循環(huán)的核心內(nèi)容,因此,尋求合適的重整方式及工作參數(shù)對提升燃氣輪機化學回熱循環(huán)性能有重要意義。本文通過實驗和數(shù)值模擬進行了甲烷蒸汽燃料重整、裂解氣燃燒流場分析和等離子體催化甲烷蒸汽重整反應動力學模型探究。
　　通過搭建燃料蒸汽重整反應試驗臺,利用自主設計加工的燃料重整反應器進行了燃料

2、重整實驗研究,考察了僅催化劑重整、僅等離子體重整、分列式協(xié)同重整和并列式協(xié)同重整等四種重整形式下水碳比、甲烷空速、溫度、放電功率和放電頻率對甲烷轉化率和燃料熱值提高率的影響。實驗結果表明:有等離子體參與的燃料重整反應除了發(fā)生燃料蒸汽重整外,還會進行偶聯(lián)反應生成高碳烴,但偶聯(lián)反應的發(fā)生僅能增加重整系統(tǒng)的甲烷轉化率而不一定能增加重整系統(tǒng)的燃料熱值提高率;除僅等離子體重整時,燃料熱值提高率隨甲烷空速的增加而增加外,隨著水碳比的增加、甲烷空速的

3、減小、溫度的升高和放電功率的增大,四種重整形式下的甲烷轉化率和熱值提高率均呈現(xiàn)增加趨勢。放電頻率除對并列式重整時的甲烷轉化率略有影響外,總體而言,放電頻率對燃料重整反應的甲烷轉化率和熱值提高率影響不大。同一參數(shù)下,從甲烷轉化率和燃料熱值提高率考量,總體而言,四種不同的燃料重整形式的重整性能由高到低依次為:并列式協(xié)同重整,僅催化劑重整、分列式協(xié)同重整和僅等離子體重整。
　　通過求解波爾茲曼方程構建了電子碰撞反應方程模型,并依據(jù)等離子

4、體催化甲烷蒸汽重整反應特點,通過查閱文獻選取了合適的重粒子反應模型,從而建立了等離子體催化甲烷蒸汽重整反應的初始反應動力學模型。利用CHEMKIN軟件的PlasmaPSR模塊模擬計算了基于所建立的反應動力學模型在不同停留時間下的出口各組分摩爾分數(shù),并利用實驗數(shù)據(jù)對該初始反應動力學模型進行了修正。最終建立了模擬結果與實驗值符合較好的等離子催化甲烷蒸汽重整反應的替代反應動力學模型。
　　在保證燃燒室進口焓值不變的情況下,采用Reali