催化燃烧与旋转回热耦合的燃气轮机性能分析

来源：机械工程学报杂志2016年第12期北京时间：

作者：桑振坤, 张倩倩, 薄泽民, 翁一武

单位：上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室 上海 200240

摘要：低热值燃气总量巨大,种类繁多,很大一部分由于热值过低无法点火燃烧,常直接排入大气,造成能源浪费,加剧环境污染。为了利用这部分低热值燃气,提出一种催化燃烧与旋转回热耦合的新型燃气轮机系统,把催化燃烧室和高温换热器两个部件融合于一个部件中。相比传统燃气轮机,该燃机具有独特的优势：以低热值燃气为主燃料,采用催化燃烧;旋转回热保证了催化燃烧反应持续发生;结构布局更加紧凑。分析这种新型燃气轮机系统的热力循环特点,计算100 kW级新型燃机的热力性能,研究旋转周期等参数对性能的影响。结果表明：在使用甲烷浓度为2%的低浓度燃气时,透平入口温度保证在1 030~1 200 K,燃机能正常工作,从理论上证明了该新型系统是可行的;不同旋转周期之间系统运行的热力参数变化在3%以内,呈现准周期性;旋转周期之内系统运行的热力参数呈现波动变化;旋转周期减小,燃机输出功率和热效率降低,其波动性也降低。

关键词：催化燃烧,低热值燃气,旋转回热,旋转周期,准周期性；

基金资助：国家自然科学基金(51376123)和国家高技术研究发展计划(863计划,2014AA052803)资助项目