Параметрические расчетные исследования по снижению эмиссий NOx при сжигании идеальной топливовоздушной смеси с организацией нескольких зон стабилизации

Аннотация

Данная статья является первой из цикла статей, посвященных рассчетным исследованиям по оптимизации процесса сжигания топливовоздушной смеси с температурами газов на выходе из камеры сгорания ~1600^оC при удовлетворении требований к эмиссиям. 

В статье приводятся результаты расчетов сжигания идеально перемешанной топливовоздушной смеси в камере сгорания (КС) типовой конструкции, имеющей несколько зон стабилизации пламени, формируемых круткой потоков двух завихрителей и внезапным расширением потока в объем жаровой трубы. Исследовано влияние на образование оксидов азота и полноту сгорания положения и формы пламени, концентрации и вариантов подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания, входной температуры, подогрева в КС,  крутки потока, времени  пребывания, давления и массы рециркулирующего потока. Получены зависимости эмиссий NO_x от различных влияющих факторов. Результаты позволяют оценить минимально возможный уровень  эмиссий оксидов азота, достижимый при стандартной, оптимизированной схеме однозонного сжигания идеально перемешанной топливовоздушной смеси. Дальнейшее снижение эмиссий NO_x возможно путем организации двух и более последовательных зон дожигания топлива в обедненном кислородом окислителе.

В статье исследуется поведение фронта пламени и влияние на полноту и длину сгорания топлива всех перечисленных выше факторов, допустимых при сохранении устойчивого и полного сжигания топлива изменений конструкции камеры сгорания.