在我國當前能源領域，“2030年碳達峰、2060年碳中和”乃是首要任務。氫燃料燃氣輪機的研發(fā)在我國能源設備領域占據(jù)著重要的突破地位，是支撐碳達峰、碳中和實施方案的關鍵途徑之一。燃料軸向分級燃燒技術(shù)作為重型燃氣輪機領域目前最先進的低污染解決方案，該項技術(shù)將傳統(tǒng)的頭部單一燃燒反應區(qū)域轉(zhuǎn)化為沿軸向分布的二級反應區(qū)域。通過研究主燃區(qū)與再燃區(qū)燃料空氣供給的動態(tài)協(xié)同，能夠顯著抑制熱聲振蕩現(xiàn)象與降低氮氧化物的排放。

本課題緊扣現(xiàn)代燃氣輪機的發(fā)展需求，深入探究低排放、寬工況燃燒室熱聲耦合振蕩燃燒特性，重點針對軸向再燃燃氣輪機燃燒室振蕩燃燒的火焰結(jié)構(gòu)與壓力脈動特性展開研究。項目整體預期通過試驗與計算分析研究，將軸向再燃的方式分別與常見的狹縫與旋流噴嘴、鈍體凹腔穩(wěn)焰技術(shù)結(jié)合，總結(jié)掌握軸向再燃燃燒條件下的流熱耦合機理。著力于軸向再燃燃燒室燃燒不穩(wěn)定性研究，并提出抑制方法。

針對軸向分級再燃燃燒室的燃燒特性。本項目總結(jié)狹縫再燃與旋流再燃燃燒室對氫燃料火焰燃燒不穩(wěn)定性的抑制效果以及鈍體凹腔穩(wěn)焰技術(shù)對富氫燃料的穩(wěn)焰效果，并對相應的氮氧化合物排放特性進行了分析。通過對燃燒室火焰圖像、溫度與壓力脈動的試驗分析與仿真模擬，掌握了碳氫燃料燃燒條件下的流熱耦合機理。為高效低碳燃氣輪機燃燒室的國產(chǎn)化設計提供技術(shù)支持。