Параметрические расчётные исследования по снижению эмиссий NOx при последовательном сжигании идеальной топливовоздушной смеси

Людмила Александровна Булысова; Аркадий Львович Берне; Кристина Сергеевна Пугач

Параметрические расчётные исследования по снижению эмиссий NOx при последовательном сжигании идеальной топливовоздушной смеси

Людмила Александровна Булысова, Аркадий Львович Берне, Кристина Сергеевна Пугач

Аннотация

Данная статья -- вторая из цикла статей, посвящённых расчётным исследованиям по оптимизации процесса сжигания топливовоздушной смеси с температурами газов на выходе из камеры сгорания 1600\оC и более при удовлетворении требований к вредным выбросам. Приводятся результаты расчётов сжигания идеально перемешанной топливовоздушной смеси в камере сгорания (КС), состоящей из двух последовательно расположенных объёмов сгорания, каждого со своим горелочным устройством (ГУ). Первое ГУ является традиционным для малоэмиссионных камер сгорания (МЭКС) со сжиганием предварительно перемешанной топливовоздушной смеси (ТВС) одного состава, с завихрителями и зоной подготовки смеси, пилотной и основной горелками. Второе ГУ расположено ниже по потоку, в него через специальные отверстия подаётся ТВС другого состава, сжигание которой происходит в среде с пониженным содержанием кислорода и высокой температурой. Показаны результаты оптимизации распределения между двумя ГУ расходов ТВС и их состава для получения наименьших выбросов NO_x при температуре газов на выходе 1700\оС, определения оптимальной длины второго объёма сгорания для обеспечения полного сгорания топлива при минимальных концентрациях оксидов азота и углерода на выходе. Результаты позволяют оценить минимально возможный уровень эмиссий оксидов азота, достижимый при последовательной схеме сжигания идеально перемешанной топливовоздушной смеси.

Ключевые слова

малоэмиссионная камера сгорания, газотурбинная установка (ГТУ), топливовоздушная смесь, оксиды азота, расчётные исследования, экспериментальные исследования.

Полный текст:

PDF

Литература

Andrei T. Evulet. On the Performance and Operability of GE’s Dry Low NOx Combustors utilizing Exhaust Gas Recirculation for Post-Combustion Carbon Capture [Electronic resource]: Presented at GHGT-9 / Andrei T. Evulet, Ahmed M. ELKady, Anthony R. Brand, Daniel Chinn, A.T. Evulet // Energy Procedia. – 2009. – Vol. 1. – P. 3809 – 3816. – (www.elsevier.com/locate/procedia).

Elkady, A.M. Exhaust Gas Recirculation Performance in Dry Low Emissions Combustors [Text]: Proceedings of ASME Turbo Expo 2011, GT2011-46482 / A.M. Elkady, A.R. Brand, C.L. Vandervort, A.T. Evulet. -- Vancouver, British Columbia, Canada. -- 2011. -- June 6 – 10.

Sebastian Goke. Influence of Pressure and Steam Dilution on NOx and CO Emissions in a Premixed Natural Gas Flame [Text]: Proceedings of ASME Turbo Expo 2013: Turbine Technical Conference and Exposition GT2013, GT2013-94782 / Sebastian Goke, Sebastian Schimek, Steffen Terhaar, Thoralf Reichel, Katharina Gockeler, Oliver Kruger, Julia Fleck, Peter Griebel, Christian Oliver Paschereit. -- San Antonio, Texas, USA. – 2013. -- June 3 – 7.

Katharina Gockeler. Residence Time Distribution in a Swirling Flow at Non-Reacting, Reacting, and Steam-Diluted Conditions [Text]: Proceedings of ASME Turbo Expo 2013: Turbine Technical Conference and Exposition GT2013, GT2013-95594 / Katharina Gockeler, Steffen Terhaar, Christian Oliver Paschereit. -- San Antonio, Texas, USA, 2013. -- June 3 – 7.

Douglas A. Pennell. An Introduction To the Ansaldo GT36 Constant Pressure Sequential Combustor [Text]: Proceedings of ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. GT2017-64790 / Douglas A. Pennell, Mirko R. Bothien, Andrea Ciani, Victor Granet, Ghislain Singla, Steven Thorpe, Anders Wickstroem, Khalid Oumejjoud, Matthew Yaquinto. -- Charlotte, NC, USA. – 2017. -- June 26 -- 30.

Васильев, В.Д. Влияние смесеобразования на выход NOх в малоэмиссионной камере сгорания ГТУ [Текст] / В.Д. Васильев, Л.А. Булысова, А.Л. Берне // Теплоэнергетика. -- 2016. -- № 4. -- С. 16 – 22.

Булысова, Л.А. Влияние давления на эмиссии NOx и устойчивость процесса горения МЭКС ГТ-110 [Текст] / Л.А. Булысова, В.Д. Васильев, А.Л. Берне, М.М. Гутник, М.Н. Гутник // Электрические станции. – 2016. -- № 9. – С. 13 – 17.

Булысова, Л.А. Параметрические расчётные исследования по снижению эмиссий NOx при сжигании идеальной топливовоздушной смеси с организацией нескольких зон стабилизации [Текст] / Л.А. Булысова, А.Л. Берне, К.С. Пугач // Электрические станции. – 2017. -- № 10. – С. 11 – 19.