基于100KW燃气轮机试验台的加压可视化燃烧实验器研制

2013-04-09  来源:

立项年度:2010     负责人:王会社

完成年度:未完成    完成单位:中国科学院工程热物理研究所

一、项目科学意义

该设备是以100kW燃气轮机燃烧室试验台为基础的模型燃烧室,用于在燃气轮机燃烧室真实气动热力参数条件下,对燃烧室单元喷嘴的喷射、掺混和燃烧过程进行可视化测量,从而揭示喷嘴流场和火焰结构的详细信息。

喷嘴是燃气轮机燃烧室组织燃烧的最关键部件,对实现高效、低污染燃烧起重要作用。以该设备配合激光粒子测速(PIV)、平面激光诱导荧光(PLIF)、相干反斯托克斯喇曼(CARS)等光学测量仪器测量喷嘴流场,构成燃气轮机燃烧室喷嘴研究平台,为燃烧室技术创新和设计验证提供基础数据和科学依据,完善我国燃气轮机基础研究、技术创新和设计体系。

二、项目进展情况

1)加压可视化燃烧实验器

加压可视化燃烧实验器由单元喷嘴燃烧实验段、高温烟气测量段和排气段三部分组成。目前已经完成了全部设计工作,单元喷嘴燃烧实验段正在加工,其余部件和设备都已加工/采购到位。预计2013年1月开始实验器系统的装配和调试消缺,2013年3月底可验收。

加压可视化燃烧实验器采用钢制承压外壳,内设石英玻璃火焰筒和耐火料隔热层构成的燃烧空间和高温燃气通道。实验器工作压力1.6MPa,最高空气进气温度600℃,最高燃气排气温度1500℃,气动热力参数和单元喷嘴对应的燃烧室通流截面积与H级重型燃气轮机燃烧室相当,空气流动和燃料加注方式与国际主流的重型燃气轮逆流分管式燃烧室相同。

单元喷嘴燃烧实验段由承压外壳和可拆卸金属框架实验舱两部分构成。石英玻璃火焰筒安装在实验舱内,该设计解决了大尺寸石英玻璃火焰筒受力易碎裂的关键技术问题,同时保证了部件安装配合精度,方便拆换,提高了实验器对各种喷嘴的兼容性。在实验段壳体上,沿水平方向对开有两扇750*220mm的光学测量窗口,沿竖直方向开设有一扇250*100mm的片光源入射窗口,采用石英玻璃以保证紫外光通透,可以应用激光干涉仪、阴影/纹影、多普勒测速等多种光学测试技术对火焰筒内从喷嘴出口至掺混孔下游区域的流场开展定量测量,同时还满足使用PIV、PLIF等光学测试技术对火焰筒内主燃区流场和火焰结构进行定量测量的要求。

2)配套辅助设施

针对加压可视化燃烧实验器而进行的基于100kW燃气轮机燃烧室试验台的辅助设施改造工作已经全部完成,包括:空气进气增加支路和改变进气管方向;高温燃气排气加装引风机;增加加压可视化燃烧实验器专用的测量系统;建造实验器专用燃料气供应系统,包括:氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气高压气瓶组和汇流减压设备的气源,输送管道,流量控制和测量装置。

单元喷嘴燃烧实验段UG模型

已加工安装的高温烟气测量段和排气段

 

附件下载:
  • 大型设备查询

  • 用户登录

© 2013中国科学院 版权所有 备案序号:京ICP备05002857号