用于燃气轮机喷雾和强化喷雾系统中的旋流压力喷嘴的雾化特性

摘要

将水喷入燃气轮机压气机的进口正变成燃气轮机出力增加的标准技术.喷水湿化进气至95%的相对温度,并冷却进气接近湿泡温度是一种传统的进口喷雾技术的应用.而强化喷雾则是将相当于进气质量流量的2%的水喷入压气机的进口.这种技术允许微水滴进入压气机,对某一设计运行点形成压气机运行的不同条件.该技术正在发展,使燃气轮机总体性能最优化.取决于大气条件(温度与湿度),喷雾技术能使出力增加5-10%.当采用强化喷雾装置时的一般目标是每喷入1%的水,增加出力5%.本文将报告用于喷雾和强化喷雾装置中的旋流压力喷嘴的下游雾化特性的度验研究成果.成果来自于实验室和一个缩小的重型燃气轮机进气装置的多次试验研究.通过改变以下参数:喷嘴孔板下游距离以及大气温度和相对湿度,雾羽范围内的水滴尺寸和水的质量通量.喷嘴特性的主要依据是雾羽内的水滴颗粒度分布.水滴粒度分布要求在20～30μm范围之内.因为对于进口喷雾技术,由于过滤器室和压气机入口之间的滞留时间很短,水滴必须能迅速蒸发.对于强化喷雾技术,微水滴必须能追随气流进入压气机,以减轻它们对压气机叶片的影响及产生侵蚀的危险,而要如此,前提是水滴粒径是足够的小.水滴粒度分布通过采用以激光衍射和成像为基础的喷雾诊断技术,在类似于燃气轮机进口的条件下加以测量.这是报告的所有测量都是在风洞与现场进行的,气流速度为5～25m/s.在测量远离喷嘴的水滴粒度分布时,会出现水滴蒸发.水滴的蒸发过程改变了水滴粒度分布的测量统计数字,使测量范围移向分布的较大端.为避免测量期间的这种偏移效应,风洞中的空气湿化至99%的相对湿度,以防蒸发发生于喷嘴的下游.