掺氢对燃气轮机燃烧室燃烧和排放性能的影响研究

为了研究以天然气为燃料的干式低排放（DLE）贫预混（LP）燃烧室改用氢燃料时的性能变化和掺氢极限，满足低碳排放燃机安全可靠运行的要求，以某F级发电用重型燃气轮机燃烧室为研究对象，数值研究了天然气/氢气混合燃料不同掺氢比（H₂体积分数0～100%共6种工况）对燃烧室燃烧和排放性能的影响，分析了燃烧室可能出现的问题。研究表明，燃用天然气的LP燃烧室在改用氢燃料时，存在着回火的巨大风险，在掺氢比达40%时回火导致的燃烧器喷口高温区域明显，在更高的掺氢比下存在烧毁的可能，且高氢条件下回火发生且向上游传播，为机组运行带来巨大的安全问题。中心以扩散方式工作的值班燃烧器不存在回火风险。产物中CO和CO₂的含量随掺氢比的增加而降低，H₂O含量增加；NO_x的排放量随氢含量的增加呈现增加的趋势，但增幅并不显著。