Aufgrund der stark schwankenden Zusammensetzung und Heizwerteigenschaften von Hochofengas wurde die Kraftstoffanpassungsfähigkeit der Brennkammer einer bestimmten Gasturbine systematisch untersucht. Durch Kopplung einer detaillierten chemischen Reaktionsmechanismus-Numeriksimulation wurden die integrierten Leistungseigenschaften der Gasturbinenbrennkammer unter unterschiedlichen Heizwert- und Zusammensetzungsbedingungen ermittelt, wobei der Schwerpunkt auf der Analyse der Verteilung des Temperaturfeldes und des Stoffstromfeldes sowie deren Einflussmechanismen lag. Die Studienergebnisse zeigen, dass bei gleichen Anfangsbedingungen und Heizwert des Kraftstoffs mit zunehmendem Volumenverhältnis von H₂ zu CO im Gas die mittlere Austrittstemperatur der Brennkammer von 1769,35 K auf 1710,11 K sinkt, der Temperaturverteilungskoeffizient von 0,044 auf 0,016 abnimmt, die NO_x-Emissionen am Ausgang von 7,56×10^–6 mol/m³ auf 1,49×10^–6 mol/m³ sinken, die CO-Emissionen von 993,98×10^–6 mol/m³ auf 421,95×10^–6 mol/m³ zurückgehen und der Verbrennungswirkungsgrad von 98,48 % auf 99,14 % steigt; mit zunehmendem Volumenverhältnis von CO₂ zu N₂ im Gas sinkt die mittlere Austrittstemperatur der Brennkammer von 1739,30 K auf 1694,99 K, der Temperaturverteilungskoeffizient schwankt zwischen 0,032 und 0,045, die NO_x-Emissionen gehen von 3,18×10^–6 mol/m³ auf 1,39×10^–6 mol/m³ zurück, die CO-Emissionen steigen von 633,73×10^–6 mol/m³ auf 832,45×10^–6 mol/m³ und der Verbrennungswirkungsgrad sinkt von 98,89 % auf 98,56 %. Darüber hinaus steigt mit zunehmendem Heizwert des Kraftstoffs die mittlere Austrittstemperatur der Brennkammer deutlich von 1587,30 K auf 1862,39 K, der Temperaturverteilungskoeffizient zeigt einen Abwärtstrend, die NO_x-Emissionen steigen von 0,29×10^–6 mol/m³ auf 18,66×10^–6 mol/m³, die CO-Emissionen steigen von 459,25×10^–6 mol/m³ auf 1030,61×10^–6 mol/m³ und der Verbrennungswirkungsgrad sinkt von 99,14 % auf 98,33 %. Abschließend wurden 20 Datensätze zur nichtlinearen Flächenanpassung ausgewählt. Für Hochofengas mit einem Heizwertbereich von 3 bis 5 MJ/m³ liegt der Anpassungskoeffizient R² jeweils über 0,90, was eine theoretische Grundlage für die Regelung von Brennstoffen mit niedrigem Heizwert in Gasturbinenbrennkammern liefern kann.

Hochofengas;detaillierter Reaktionsmechanismus;Verbrennungsleistung;Emissionsverschmutzung;Gasturbine