Влияние водорода в топливном газе на процессы в камерах сгорания ГТУ (обзор)

Людмила Александровна Булысова; Василий Дмитриевич Васильев; Кристина Сергеевна Пугач

doi:10.34831/EP.2023.1103.6.001

Влияние водорода в топливном газе на процессы в камерах сгорания ГТУ (обзор)

Людмила Александровна Булысова, Василий Дмитриевич Васильев, Кристина Сергеевна Пугач

Аннотация

Представлен обзор исследований по влиянию водорода в топливном газе на процессы, протекающие в малоэмиссионных камерах сгорания (МЭКС) энергетических газотурбинных установок (ГТУ). Проанализировано влияние доли водорода и качества получаемой топливно-воздушной смеси на ламинарную скорость распространения пламени, форму стабилизированного факела, потери давления на топливных линиях, границы бедного срыва горения и скорости проскока пламени в зону предварительного перемешивания. Приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию доли водорода в топливе на границы устойчивого, беспульсационного горения в МЭКС и оценена возможность использования индекса Воббе в качестве критерия применимости топливного газа, содержащего водород в горелочном устройстве, разработанное под другое газообразное топливо без модернизации его геометрии.

Ключевые слова

камера сгорания, водородосодержащее топливо, газовые турбины, малоэмиссионное сжигание, пульсации давления, экспериментальные исследование, топливно-воздушная смесь, фронт пламени, скорость ламинарного распространения пламени, индекс Воббе.

Полный текст:

PDF

Литература

Moell, D. Numerical Investigation of Methane/Hydrogen/Air Partially Premixed Flames in the SGT-800 Burner Fitted to a Combustion Rig [Text] / D. Moell, D. Lorstad, X.-S. Bai // Flow. Turbulence Combust. – 2016. – Vol. 96. – P. 987 – 1003. – (DOI 10.1007/s10494-016-9726-5).

Lantz, A. Investigation of hydrogen enriched natural gas flames in a SGT-700/800 burner using OH PLIF and chemiluminescence imaging [Text] / A. Lantz, R. Collin, M Aldén., A. Lindholm, J. Larfeldt, D. Lörstad; // J. Eng. Gas Turbines Power. – 2015. -- Vol. 137. – P. 031505-1 to 8.

Liu, X. Investigation of turbulent premixed methane/air and hydrogen-enriched methane/air flames in a laboratory-scale gas turbine model combustor [Text] / X. Liu, M. Bertsch, A.A. Subash, S. Yu, R.-Z. Szasz, Z. Li, P. Petersson, X.-S. Bai, M. Alden, D. Lorstad // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol. 46, Is. 24. – P. 13377 – 13388.

Hodzic, E. Numerical and experimental investigation of the CeCOST swirl burner [Text] / E. Hodzic, S. Yu, A.A. Subash, R.-Z. Szasz, X.-S. Bai, Z. Li, M. Alden // ASME turbo expo 2018: turbomachinery technical conference and exposition. -- 2018.

Uemichi, A. Combustion oscillation in gas turbine combustor for fuel mixture of hydrogen and natural gas [Text] / A. Uemichi, I. Kanetsuki, S. Kaneko // Proceedings of ASME 2017 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017). -- Waikoloa, Hawaii, USA. – 2017. -- July 16 -- 20. -- PVP2017-65692.

Lee, M.C. Gas turbine combustion performance test of hydrogen and carbon monoxide synthetic gas [Text] / M.C. Lee, S.B. Seo, J.H. Chung, S.M. Kim, Y.J. Joo, D.H. Ahn // 17th International Symposium on Alcohol Fuels. – 2010. -- 89, 7, 2010, 1485-1491.

Lam, K.-K. Hydrogen enriched combustion testing of Siemens SGT-400 at high pressure conditions [Text] / K.-K. Lam, N. Parsania // Proceedings of ASME Turbo Expo 2016. -- GT2016- 57470.

Yoon, J. Instability mode and flame structure analysis of various fuel compositions in a model gas turbine combustor [Text] / J. Yoon, M.-C. Lee, S. Joo, J. Kim, Y. Yoon // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2015. – Vol. 29, No. 3. – P. 899 – 907.

Yoon, J. Effects of convection time on the high harmonic combustion instability in a partially premixed combustor [Text] / J. Yoon, S. Joo, J. Kim, M.C. Lee, J.G. Lee, Y. Yoon // Proceedings of the Combustion Institute. – 2016. – Vol. 36, Is. 3. – P. 3753 – 3761.

Zajadatz, M. Extended Range Of Fuel Capability For Gt13e2 Aev Burner With Liquid And Gaseous Fuels [Text] / M. Zajadatz, F. Güthe, E. Freitag, T. Ferreira-Providakis, T. Wind, F. Magni, J. Goldmeer // Proceedings of ASME Turbo Expo 2018 Turbomachinery Technical Conference and Exposition. – Oslo, Norway. -- 2018. -- June 11 -- 15. -- GT2018-76374.

Wind, T. Co-Firing of Hydrogen and Natural Gases in Lean Premix Conventional and Reheat Burners (Alstom GT26) [Text] / T. Wind, F. Güthe, K. Syed // ASME Turbo Expo. -- Düsseldorf, Germany, 2014. -- GT2014-25813

Bullard, T. Improvement of premixed gas turbine combustion system fuel flexibility with increased hydrogen consumption in a renewable market place [Text] / T. Bullard, A. Steinbrenner, P. Stuttaford // Proceedings of ASME Turbo Expo 2018 Turbomachinery Technical Conference and Exposition GT2018. -- Oslo, Norway. – 2018. -- June 11 -- 15.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.1103.6.001