РАЗРАБОТКА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГТУ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ С УРОВНЕМ ЭМИССИИ NOx И CO (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); ( презентация

И CO<10 ppm»


СВЕРДЛОВ Е.Д., ВЕДЕШКИН Г.К., ДУБОВИЦКИЙ А.Н., УСЕНКО Д.А., МАРКОВ Ф.Г.

ФГУП ЦИАМ им. П.И.Баранова





Первый научно-технический семинар по проблемам низкоэмиссионных камер сгорания газотурбинных установок





14-16 декабря 2004 года
Москва

смеси

Создание эффективного смесителя – гомогенизатора с уровнем пульсаций концентраций горючего Ст’≤ 5%.
Расширение границ «бедного» срыва горения до αфр ≥ 2.5 – 3 без подпитки пилотным топливом зоны рециркуляции.
Интенсификация турбулентного горения для сжигания «бедной» топливовоздушной смеси на длине ≤ 0.5 – 0.7 м.
Снижение уровня термоакустической неустойчивости горения и величины пульсаций давления ≤ 0.5 – 1%.
Организация эффективного конвективного охлаждения стенок жаровой трубы (без подачи охлаждающего воздуха в зону горения).
Решение проблем «проскока» пламени в смеситель в условиях повышенных давлений и температур газа.
Расширение диапазона регулирования тепловой мощности камеры сгорания.

3 – зона рециркуляции,
4 – фронт горения обедненной топливовоздушной смеси, 5 – корпус жаровой трубы, 6 – регулятор расхода воздуха

≤ 800 К, Рк ≤ 20 бар
Gв охл ≤ 2 кг/c, Gв сопл ≤ 2 кг/c. Dк=240 мм, Lк = 450 мм
Измерение: эмиссионных, тепловых характеристик, пульсаций давления, проскока пламени, визуальное наблюдение в камере.

бар
Gв охл ≤ 2 кг/c,
Gв сопл ≤ 2 кг/c

Lк=0.45 м
Dк=0.24 м

Фотография демонстратора НКС ЭКС1Г на газообразном горючем

воздуха
Рециркуляционная стабилизация горения
Интенсификация турбулентных характеристик потока к началу процесса горения с использованием закрутки потока
Развитие фронта пламени от оси к стенкам жаровой трубы в коническом канале

срыва горения

Рк= 5 бар, Dст=142 мм,

Тв= 712 К, Dст=185 мм

Тв= 712 К, Рк= 5 бар

15 бар, расход основного воздуха 0.75 – 2.25 кг/с, температура воздуха на входе 740 К.

на технологии сжигания «бедной» заранее перемешанной топливовоздушной смеси.
Благодаря комплексному решению проблем смесеобразования, проскока пламени, термоаккустической неустойчивости горения и конвективного охлаждения стенок жаровой трубы на разработанной камере сгорания достигнуты:
уровень эмиссии NOx и CO < 5 ppm ;
широкий диапазон устойчивого горения без дополнительной подпитки топливом зоны рециркуляции;
низкий уровень пульсаций давления < 0,5%
реализована чисто конвективная схема охлаждения жаровой трубы.
Полученные характеристики по ряду параметров превышают лучший мировой уровень.

сжигания углеводородных горючих и создания низкоэмиссионных горелок и камер сгорания перспективных ГТУ и других энергетических систем.
В работе представлен анализ проблем, возникающих при создании низкоэмиссионных камер сгорания (НКС) с горением «бедной» заранее перемешанной топливовоздушной смеси.
Предложена оригинальная схема организации рабочего процесса в НКС, отличающаяся:
эффективным струйным топливовоздушным смесителем, работающим без закрутки потока газа и устойчивым к проскокам пламени;
развитой рециркуляционной стабилизацией горения, обеспечивающей устойчивый процесс горения «бедной» топливовоздушной смеси без подпитки дополнительным топливом зоны рециркуляции;
чисто конвективной схемой воздушного охлаждения стенок жаровой трубы (без вдува воздуха в пристеночную зону горения);
регулированием НКС за счет изменения как расхода топлива, так и расхода воздуха через фронтовое устройство камеры.
В работе представлены результаты экспериментальных исследований предложенной НКС в реальном диапазоне условий работы (Рк = 1…20 бар, Тв = 300…740 К).
Продемонстрирована возможность получения эмиссионных характеристик (NOx и СO < 10 ppm), приближающихся к минимально достижимым уровням для рассматриваемых условий работы.
Представлены амплитудно-частотные характеристики НКС и методы управления низкочастотной неустойчивостью термохимических процессов.
Предложены принципы организации рабочего процесса в смесителе, обеспечивающие высокую эффективность смешения и устойчивость к проскокам пламени из камеры сгорания.
Комплексное решение проблем позволило создать опытную НКС, обеспечивающую низкую эмиссию вредных выбросов, широкий диапазон низкоэмиссионной работы, низкий уровень пульсаций давления и устойчивость к проскокам пламени.