摘要：介绍了贫燃催化燃烧燃气轮机系统的流程及特点。应用改进一维塞流数学模型,进行催化燃烧数值模拟,并用试验进行验证,分析催化燃烧的影响因素。在Aspen Plus软件中建立了系统模型,选择3个独立设计变量,即压气机压比、回热器回热度以及透平入口温度,进行系统性能分析。得到的主要结论有:在回热度及透平入口温度一定的情况下,随着压比的增加,燃烧室入口温度降低。为保证甲烷转化率,增加了甲烷浓度,从而降低了系统热效率。合理优选透平入口温度,对系统优化设计至关重要。透平入口温度及压比一定的工况下,回热度越低,系统热效率越低;在回热度一定且小于临界值时,压比越大,对催化燃烧的影响越大。

摘要：对不同控制方式下熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机(molten carbonate fuel cell/micro-gas turbine,MCFC/MGT)混合动力系统非设计工况下的运行特性进行了分析。为使混合动力系统在部分负荷时有好的运行特性,提出了不同的控制方式,并将系统和部件在不同控制方式下的运行特性进行了比较。结果表明,在不同的控制方式下系统的特性会发生明显的变化。其中,变转速控制使系统有较好的性能,但这种控制方式会导致压气机在低转速下发生喘振。对燃气轮机的分析结果表明,由于压损的增大以及压气机和透平效率的下降,最终导致燃气轮机的输出功下降。

摘要：超低热值燃气(ULHVF)种类繁多,总量非常巨大。ULHVF甲烷浓度1%～5%,很难点火燃烧,直接排放到大气中,造成环境污染。催化燃烧是处理ULHVF最有效的燃烧方法。对催化燃烧机理及其燃气轮机催化燃烧的研究现状进行了综述,总结了燃气轮机催化燃烧和燃气轮机贫燃催化燃烧的技术关键点,介绍了燃气轮机贫燃催化燃烧系统、部件工作特性等方面的研究成果,指出了燃气轮机催化燃烧、燃气轮机贫燃催化燃烧的不足以及解决方案,提出了后续工作的发展方向。燃气轮机贫燃催化燃烧的研究进展包括:贫燃催化燃烧特性的数值模拟与试验验证;系统中叶轮机械部件的设计及性能分析;催化燃烧对系统特性影响的分析。

摘要：对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机(Molten Carbonate Fuel Cell/Micro-Gas Turbine,MCFC/MGT)混合动力系统中催化燃烧室(Catalytic Combustion Burner,CCB)的反应特性及影响因素进行了分析,并基于燃气轮机的设计方法进行了混合动力系统的设计.在对催化燃烧室的数值模拟中采用了塞子流模型及CH4在催化剂Pt上的详细反应机理,在实验中对3种不同催化剂的反应特性进行了分析.混合动力系统设计中,以燃料电池的温度为限制条件,采用基于现有燃气轮机对燃料电池进行匹配的设计方法,确定了混合动力系统的设计点参数.分析结果表明,所建立催化燃烧室模型可以反映燃烧室的特性,以钙钛矿和金属氧化物为助剂的催化剂活性要比贵金属的差,基于燃气轮机设计的混合动力系统虽然效率低但更具有实际意义.

摘要：对低温热源发电制冷复合系统研究现状进行了综述,介绍了吸收式发电制冷复合系统和喷射式发电制冷复合系统的发展历程和技术特点,总结了复合系统性能分析、效率评价,工质选择等方面的研究成果。指出了低温热源发电制冷复合系统中关键设备制造、系统优化设计、系统控制与集成化是制约该系统推广应用的主要因素。通过研究提出开发新型工质及适用于该类工质的系统关键设备、建立适用于不同热源品质的系统优化设计方法,同时进一步提出加强系统控制以及对系统集成技术研究是今后该领域研究工作的重点和方向。

摘要：分析了贫燃催化燃烧燃气轮机系统中压气机的结构特点,设计了低出口宽径比、高比转速的压气机叶轮,并采用数值计算和试验2种方法预测了其工作性能.结果表明:数值计算与试验结果基本吻合,该压气机在全工况下达到设计要求,且2种结果的高压比区域、高效率区域均远离喘振线;低宽径比、高比转速压气机的设计点在高效区;随着转速的提高,此压气机的压比特性曲线在小流量区增长的趋势明显;采用低宽径比、高比转速设计的负面作用是增大了叶尖相对马赫数.

摘要：针对化工蒸馏过程产生的余热(121~146℃),采用R600a工质,进行了150kW级的有机工质向心透平初步设计.在通过一维气动计算获得有机工质向心透平初步结构参数和性能参数的基础上,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟研究了有机工质向心透平设计工况的气动特性,获得了总体性能及流场分布情况.研究结果表明,在透平入口温度110℃、透平入口压力1.6 MPa条件下,有机工质向心透平质量流量4.17kg/s、压比3.2、效率82.7%、输出功率150.5kW,在设计工况下流动顺畅,效率高,满足有机工质发电系统对膨胀机的要求.研究成果可以为化工过程余热利用的有机工质向心透平设计提供基础数据.

摘要：针对低温热能的回收利用,搭建了采用涡旋膨胀机的有机物朗肯循环发电实验系统,以异丁烷为工质,研究了热源温度和负载对小型有机物朗肯循环发电系统性能的影响.结果表明:在不同的热源温度和工质流量条件下,都存在一个最佳负载电阻,使得系统具有最大的发电功率、比发电功率和发电效率;在设计发电系统时,应为涡旋膨胀机匹配合适的永磁发电机和负载电阻,以使系统发挥最优性能;当热源温度不超过120℃时,系统的最大发电功率为1.05kW,最高发电效率为4.51%,膨胀机的最大转速和膨胀比分别可达2 922r/min和3.03.

摘要：针对增压型熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机(MCFC/MGT)混合动力系统进行了系统设计、部分负荷特性和系统启动特性的分析.为实现系统的商业化,采用了基于现有微型燃气轮机进行系统设计的方法,对不同控制方式下系统的部分负荷运行特性进行了比较,提出了系统启动方案并对启动过程中可能出现的问题及系统特性进行了分析.结果表明,基于燃气轮机所设计系统性能要比基于MCFC的性能稍差,在系统部分负荷运行时保持MCFC的工作温度有助于系统性能的改善,由于MCFC自身的特点这种系统不适合频繁的启动.

摘要：针对增压型熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)与现有微型燃气轮机(MGT)设计的混合动力系统,分析了在部分负荷运行时MCFC的特性;在MCFC建模过程中,考虑了电流密度和电池工作温度等参数的影响,并将模拟结果与其实验数据进行对比;应用压气机和透平的特性曲线建立了MGT在非设计工况下的分析模型;提出了4种不同的控制方式,以控制系统的部分负荷运行,并应用所建模型分析了系统中MCFC在不同控制方式下的特性.结果表明:通过有效的控制手段以保持较高的MCFC工作温度,可使MCFC在部分负荷运行时的效率高于设计点值;MCFC的性能对混合动力系统影响很大;在部分负荷运行时需要维持较高的电池工作温度以提高系统性能.