Experimental investigation of the impacts of selective exhaust gas recirculation on a micro gas turbine
Experimental investigation of the impacts of selective exhaust gas recirculation on a micro gas turbine
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选择性废气再循环对微型燃气轮机影响的实验研究
DOI：
10.1016/j.ijggc.2019.102809
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发表时间：
2019
影响因子：
3.9
通讯作者：
Bellas J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bellas J
选择性废气再循环 (S-EGR) 是一种增加燃气系统烟气中二氧化碳含量的选项，有助于集成燃烧后二氧化碳捕集。然而，火焰不稳定和未燃烧物种增加等问题需要仔细分析。这里评估了微型燃气轮机在模拟 S-EGR 条件下的性能。在功率输出为 100 和 60 kWe 时，烟气 CO2 最大浓度分别达到 8.4 和 10.1vol%；与基准情况相比，CO2 含量增加 4-7 倍 - 类似于 S-EGR 系统可以实现的效果。评估了对系统运行性能的影响，以及由此产生的二氧化碳、未燃烧碳氢化合物和氮氧化物 (NOx) 排放趋势。在S-EGR条件下，电效率略有下降，未燃烧和部分氧化物质的排放量增加，特别是在较低负载下，不完全燃烧效应更为突出。由于氧化剂特性的变化，S-EGR 条件下发动机的转速降低，压缩机排气温度也略有降低。此外，由于预期火焰温度较低，S-EGR 情景中的氮氧化物排放量较低，从而减少了热力氮氧化物的产生。
Selective exhaust gas recirculation (S-EGR) is an option proposed to augment the CO2content in the flue gases of gas-fired systems, facilitating integrated post-combustion CO2capture. However, issues such as flame instabilities and increases in unburned species require careful analysis. The performance of a micro-gas turbine under simulated S-EGR conditions is evaluated here. Maximum flue gas CO2concentrations of 8.4 and 10.1 vol% were achieved at power outputs of 100 and 60 kWe, respectively; a 4–7 times increase in CO2content compared to the baseline cases – similar to what can be achieved with S-EGR systems. Impacts on the operational performance of the system were assessed, together with the resulting CO, unburned hydrocarbon and nitrogen oxide (NOx) emission trends. The electrical efficiency reduced slightly under S-EGR conditions and emissions of unburned and partially oxidised species increased, especially at lower loads, where incomplete combustion effects were more prominent. The rotational speed of the engine decreased under S-EGR conditions as a result of the change in the oxidiser properties, with the compressor discharge temperatures also decreasing slightly. Furthermore, NOx emissions were lower in S-EGR scenarios due to the expected lower flame temperatures, which leads to reduced thermal NOx production.
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