双燃料燃气轮机可以回收排气中的部分废热来提高整体循环热效率和燃机输出功率,降低NOx排放。化学回热燃气轮机不但具有单独燃烧燃油或重整气燃料的功能,还具有两种燃料混烧的功能。在化学回热循环过程中,化学回热器启动前需要进行水蒸汽回注,随着水蒸汽回注流量的增加,可能造成燃烧室熄火。本文以某型号燃气轮机的燃烧室为基础,创建了化学回热燃气轮机燃烧室内部结构的几何计算模型,利用Fluent软件,采用可实现k-ε湍流模型、PDF燃烧模型和EDC模型,对燃烧流场进行了数值模拟;同时采用污染物生成模型对NOx排放进行了计算。首先对原型燃烧室冷态场进行模拟,在简化几何模型中使用EDC模型计算燃烧场,获得了燃烧室内部各种物质质量分数、温度场、速度场分布等指示燃烧室内部燃烧状态的各项数据;然后对燃烧室熄火原因进行分析,并对射流孔径和射流速度对贯穿距的影响进行了模拟计算,拟合出相应的贯穿距计算公式。根据计算结果对双燃料喷嘴水蒸汽喷口进行改进,通过对数值模拟计算结果中燃烧室内高温区位置、回流区效果,水蒸汽流速和熄火点水蒸汽回注流量等重要数据结果进行比较分析,总结了喷嘴结构的可行性和优缺点,最终设计改进出的喷嘴结构使水蒸汽回注流量由0.25kg/s增加到0.6kg/s。对喷嘴不同安装位置进行分析计算,优化得出最佳安装位置,并将优化喷嘴后的燃烧场与原型喷嘴模拟结果进行对比分析。模拟结果表明改进喷嘴后燃烧室NOx排放量降低,随着水蒸汽回注流量的增加出口最大不均匀度下降,燃烧室NOx排放量降低至1ppm左右。