氢气,甲烷作为高热值,低污染的清洁能源,能够有效缓解日益严重的环境污染问题,在电力发电领域具有巨大的发展前景。随着重型燃气轮机飞速的发展,带动社会经济稳步前进的同时也带来严重的污染排放问题。本文采用数值模拟的方式在维持燃气轮机功率不变的情况下,在甲烷燃烧的过程当中添加一定体积的氢气量,研究甲烷燃烧过程中氢气含量的变化对燃气轮机运行的影响,主要包括温度变化情况,速度变化规律,燃料的燃烧以及燃烧产物的生成情况的影响。本文的主要内容和结论如下:首先通过运用GAMBIT对燃烧实验台进行等比例建模,简化结构细节。对实验台模型进行网格划分和质量验证,对不同的网格尺寸进行网格无关性验证,在考虑计算机资源消耗的同时,结合数据结果的准确性,选择114万网格模型进行实验模拟。其次,使用Fluent软件对燃烧实验台模型进行模拟计算。研究在了氢气掺混率变化的情况下,甲烷燃烧过程中温度的分布情况,火焰结构特性,燃料在燃烧过程中的变化,以及污染物的生成情况。重点分析燃烧室内温度峰值变化,高温区域范围,火焰长度的变化,轴向速度的分布特点,CO2和NO的生成区域和含量变化以及燃料燃烧质量分数变化情况。研究结果表明:随着氢气掺混率的增加,燃烧峰值温度呈现递增趋势,高温区域范围缩小;火焰长度随氢气含量的增加而减小,火焰宽度略有增加;回流区的存在导致速度在轴向分布出现负速度;随着氢气含量增加,CO2的含量减小,NOx质量分数呈现逐渐增加的趋势。在结合温度变化以及产物生成的情况下,当掺混率为20%时,温度云图分布良好,CO2质量分数明显降低,同时NO质量分数峰值在明显小于40%掺混率时的峰值,选取氢气掺混率为20%作为最佳掺混工况,研究当量比变化对温度,流场以及污染物排放等方面的影响。结果分析表明:随着当量比的增加,温度峰值增加,高温区域范围沿轴向和径向扩展,火焰长度变长,CO2的变化不大,但NO含量明显增加,适当控制当量比有利于控制NOx的生成。