燃气轮机掺氢燃烧流动及排放特性数值模拟

来源：动力工程学报杂志2026年第3期北京时间：

作者：朱瀚, 李莉, 周乐平, 张辉, 张润生, 杜小泽,

摘要：为响应国家"双碳"战略,燃气轮机掺氢燃烧技术成为重要发展方向。基于SST k-ω湍流模型和非预混燃烧模型,采用数值模拟方法研究了某单管燃烧室在燃料喷射速度40~120 m/s和掺氢比0~20%条件下,掺氢天然气的流动和排放特性。结果表明:纯天然气和掺氢比20%工况下,燃烧室出口温度均在100 m/s时达到峰值后下降;燃料喷射速度超过100 m/s时,掺氢工况表现出更高的出口温度和更均匀的出口温度分布,但会破坏回流区,降低燃烧效率;CO排放量线性增加,CO2排放量先增后减;综合分析得出最佳燃料喷射速度为80 m/s,此工况下掺氢20%与纯天然气燃烧相比可扩大回流区面积,延长燃料充分燃烧时间,同时CO2和CO排放量分别减少了14.8%和54.9%,但NOx排放量增加了64.1%,易引发燃烧不稳定现象。本研究为燃气轮机掺氢燃烧系统的优化设计提供了重要的理论支撑。

关键词：燃气轮机,掺氢,燃烧特性,排放特性,