微型燃气轮机C30气体排放试验研究

摘要

我国矿井乏风资源丰富,但难以高效利用。微型燃气轮机技术是21世纪能源与动力系统的核心关键技术,有广阔的应用前景。本文总结了近年来国内外煤矿乏风利用技术现状以及微型燃气轮机技术发展现状。在当前节能减排的政策下,为了给矿井乏风燃烧—通风—发电一体化系统试验台做预研,能够在煤矿建立分布式能源供能系统,本文进行了试验研究和燃烧模拟研究。
　　首先,本文进行了微型燃气轮机系统的热力循环计算,调整了热力循环计算方法,得到了微型燃气轮机循环的主要热力参数。
　　其次,本文基于微型燃气轮机C30进行了一系列甲烷燃烧试验,得到微型燃气轮机C30各项运行参数以及出口烟气成分等数据,绘制了C30运行特性试验曲线和燃烧室污染物排放特性曲线,分析了各种曲线走势的原因。
　　最后,文章设计了30kW燃烧室,划分网格,采用Fluent计算流体力学软件进行数值模拟,得到了燃烧室温度场分布、燃烧室出口处NO质量分数分布、CO质量分数分布以及甲烷的质量分数分布,并对数值模拟结果进行分析,探究了模拟和试验结果差别的原因。文章还对燃气轮机在煤矿利用乏风代替通风机建立分布式能源的可能性做了预测。
　　综上所述,本文微型燃气轮机C30系统进行了特性研究,为进一步研究燃气轮机在矿井的应用打下了基础,也会在分布式供能系统在我国的应用和推广中发挥重要的促进作用。

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1 绪论

1.1 课题研究背景与意义（Research Background）

1.2 微型燃气轮机系统概述（Introduction of MGT System）

1.3 微型燃气轮机研究与应用现状（State of the Art）

1.4 课题研究内容及方法（Research Content and Methods）

1.5 本章小结（Summary）

2 微型燃气轮机热力循环过程及计算

2.1热力循环过程（Thermodynamic Process）

2.2 热力循环计算（Thermodynamic Calculation）

2.3燃烧室排气污染（Exhaust Emissions）

2.4 本章小结（Summary）

3 C30试验系统及燃烧性能试验

3.1 试验台结构与测量控制系统（ Structure of Test Rig and Measurement Control System）

3.2试验研究（Experimental Research）

3.3 本章小结（Summary）

4 C30燃烧室设计及燃烧特性数值模拟

4.1 30kW燃气轮机燃烧室设计（Design of 30 kW GT Combustor）

4.2 数值求解过程（Numerical Solving Process） 4.2.1 网格划分

4.3 燃烧室燃烧分析（Combustion Analysis）

4.4 空燃速度比与燃烧情况分析（Air-fuel Velocity Ratio and Combustion Analysis）

4.5本章小结（Summary）

5 燃气轮机在矿井应用的可行性分析

5.1 可行性分析（Feasibility Analysis） 5.1.1 试验工况改变时运行参数的变化

5.2 矿井应用的可行性(Feasibility of Application in Mine)

5.3 本章小结(Summary)

6 结论与展望

6.1 结论（Conclusion）

6.2 展望（Prospect）

参考文献

作者简历

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