Снижение вредных выбросов в камерах сгорания мощных энергетических ГТУ на базе расчетных и экспериментальных исследований

• Автор: Смирнов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 195 с. : ил.

Содержание

Введение
1. Проблема снижения вредных выбросов при сжигании углеводородных топлив в камерах сгорания ГТУ
1.1. Механизм образования вредных выбросов и определяющие параметры
1.1.1. Оксиды углерода и несгоревшие углеводороды
1.1.2. Оксиды азота
1.2. Анализ методов подавления вредных выбросов в камерах сгорания ГТУ
1.2.1. Впрыск воды и водяного пара в зону горения
1.2.2. Увеличение коэффициента избытка воздуха в зоне
горения
1.2.3. Микрофакельное сжигание
1.2.4. Рециркуляция продуктов сгорания в зону горения
1.2.5. Сжигание предварительно подготовленной обедненной
топливовоздушной смеси
1.2.6. Применение камер сгорания с изменяемой геометрией
1.2.7. Ступенчатое (многостадийное) сжигание
1.2.8. Каталитическое сжигание
1.3. Основные выводы
2. Метод двухступенчатого сжигания предварительно подготовленной обедненной топливовоздушной смеси с диффузионно-кинетическим
механизмом горения в первой ступени (ДСДК)
2.1. Основополагающие особенности метода ДСДК подавления
вредных выбросов в камерах сгорания ГТУ

4.3. Экспериментальные исследования камеры сгорания двухступенчатого сжигания для установки типа ГТЭ-150 (ЛМЗ)
4.3.1. Экспериментальная модель
4.3.2. Условия проведения испытаний и схема измерений
Заключение
Литература
Приложения

На основании анализа результатов проведенных испытаний были выявлены следующие основные проблемы, связанные с разработкой таких камер сгорания [59]:
повышенное дымообразование в первой «богатой» ступени; наличие с внутренней стороны стенок пламенной трубы «богатой» ступени локальных участков со стехиометрическим составом смеси, которые способствуют повышению уровня выхода N0*, что неизбежно при использовании традиционной пленочной системы охлаждения.
Кроме указанных недостатков необходимо также отметить, что внедрение относительно холодных потоков воздуха в зоне разбавления в продукты сгорания, поступающие в нее из первой «богатой» ступени камеры, способствует возникновению локальных высокотемпературных и низкотемпературных зон во второй ступени горения. В связи с этим эффективность подавления термических Ж)х при использовании такой конструктивной схемы камеры сгорания существенно снижается, за счет снижения степени гомогенизации топливовоздушной смеси в обедненной ступени.
Экспериментальные исследования проводившиеся фирмой «Дженерал Электрик» [59, 77] показали, что при сжигании топлив с малым держанием связанного азота наиболее перспективным является использование камеры сгорания, обе ступени которой работают на обедненной смеси. Данный метод наиболее эффективен в сочетании с предварительным перемешиванием обедненной топливовоздушной смеси, поступающей в зону горения [59].
Ступенчатое сжигание топлива по «бедно-бедной» схеме реализовано в широко известной блочно-кольцевой камере сгорания, разработанной фирмой «Дженерал Электрик» для ГТУ МБ 6001 В, МБ 7001 ЕА, МБ 9001 Е и др. на частичных режимах работы турбоустановок [59].
При сжигании газообразного топлива выделяют четыре характерных режима работы камеры сгорания:
первичный: зажигание, прогрев и работа до 20% номинальной нагрузки (топливо подается только на первую ступень);