Выбор рациональных режимов работы газоперекачивающих агрегатов с целью повышения экологической безопасности компрессорных станций

• Автор: Янтураев, Андрей Вячеславович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА И УГЛЕРОДА В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК. .
1.1. Условия образования оксидов азота и углерода при горении топливного газа и их влияние на энергетическую эффективность ГГПА

1.2. Методы снижения токсичности выхлопных газов газотурбинных установок

1.1.1 Режимные методы борьбы с образованием оксидов азота

1.1.2 Химические методы сокращения выбросов оксидов азота

1.1.3 Модернизация ГГПА.

Выводы к главе 1.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГТУ

2.1. Конструктивные, теплотехнические и экологические

характеристики исследуемых газовых турбин.
2.1.1. Турбоагрегат ГТН6
2.1.2. Турбоагрегат ГТУр Урал
2.1.3. Турбоагрегат ГТК
2.2.Обоснование выбора метода определения концентраций оксидов азота и оксидов углерода в выхлопных газах газотурбинных установок
2.3. Условия проведение инструментального обследования газотурбинных установок
2.4. Обработка экспериментальных данных, характеризующих работу газотурбинных установок на компрессорных станциях ООО Баштрансгаз.
2.4.1. Результаты обследования работы турбоагрегатов типа ГТН6.
2.4.2. Результаты обследования работы турбоагрегатов типа ГПАр Урал
2.4.3. Результаты обследования работы турбоагрегатов типа ГТК.
2.4.4. Общие выводы по результатам обследования турбоагрегатов трех типов ГТН6, ГПАр Урал и ГТК.
Выводы к главе 2.
Глава 3. ВЫБОР МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГАЗОВЫХ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ.
3.1. Анализ существующих методик определения КПД газовых газоперекачивающих агрегатов.
3.2. Расчет КПД газоперекачивающих агрегатов по
различным методикам
3.3. Методика определения КПД ГПА на основе обобщенных характеристик природного газа экспрессметодика
Выводы к главе 3
Глава 4. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЖИМНОГО МЕТОДА СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ.
4.1. Оценка предотвращенного ущерба от снижения выбросов
СО и 0
4.2. Оценка предотвращенного ущерба за счет снижения
выброса ИОх при изменении нагрузки.
Выводы к главе 4
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Установлено, что в общем случае процесс образования термических x зависит от температуры в камере сгорания, и непосредственно не связан с самим процессом горения. Термические оксиды образуются непосредственно в факеле при горении топлива в результате высокотемпературной цепной реакции окисления атмосферного азота свободным кислородом с выделением теплоты. Впервые механизм образования оксида азота был рассмотрен Я. Б. Зельдовичем . 2 2 0,2 кДжмоль. 0 0. Скорость реакции 1. С1о . Со2, С. Сю мгновенные концентрации компонентов реакции т время протекания реакции, с Т температура в зоне реакции К универсальная газовая постоянная. Время равновесной концентрации оксида азота для различных температур представлено в табл. Таблица 1. Из реакции 1. 0 зависит от концентрации , 2 и температуры в зоне реакции , . Образование значительных количеств Ох возможно лишь при температурах выше С. Такие температуры возможны в зоне горения камер сгорания ГТУ. За камерами сгорания располагаются зоны разбавления продуктов сгорания, где их температура снижается до значений, определяемых жаропрочностью лопаток турбины. В таких условиях конечная концентрация 0 определяется не только температурой в зоне горения, но и последующим темпом охлаждения продуктов сгорания. В реальной камере охлаждение продуктов сгорания до темперагуры, при которой уже не происходит заметного расщепления О на Ч2 и может происходить по двум схемам при с11,5 температура факела уменьшается с максимальных значений до К со скоростью охлаждения газов 73 Сс К и при 11,11,4 со скоростью 6 323 Сс. Проведнные расчты показали, что скорость охлаждения, необходимая для сохранения образующейся в камере концентрации 0 0,0,1 , не превышает 0,12 Сс, что на 23 порядка меньше реальной скорости охлаждения продуктов сгорания. Следовательно, конечная концентрация ТУО, образующаяся в камере сгорания ГТУ, определяется, в основном, максимальным уровнем температуры, достигаемой в зоне горения. О по реакциям 1. Кроме того, было обнаружено, что в углеводородном пламени, в отличие от пламени водорода и оксида углерода, при а0,0, образуется некоторое дополнительное количество быстрые оксиды азота. Этот атомарный азот, взаимодействуя с кислородом, образует дополнительное количество быстрых ЛТ0Х, в результате чего суммарное количество оксидов азота несколько превышает рассчитанное по термической теории. Образование топливных оксидов азота зависит от вида топлива, содержания в нем V Если реакция протекает с недостаточным количеством кислорода, то возможно образование промежуточных продуктов альдегидов, в том числе формальдегида. Причина неполного окисления общий или локальный недостаток воздуха в объме горения, быстрый отвод тепла от факела холодными поверхностями, недостаточное время пребывания продуктов горения в зоне высоких температур при большом теплонапряжении камер сгорания. Наибольший вклад в окисление СО вносит реакция 1. Ае0кт. В , отмечается, что при горении переобедненных топливновоздушных смесей с низкой гомогенностью образуется избыточное количество СО и его превращение в СО2 происходит, главным образом, в первичной зоне. Повышение концентрации СО при сильно обедннных топливновоздушных смесях связано с замедлением скорости реакции окисления СО в связи с низкими температурами в зоне горения. Указанное обеднение смеси создат потенциальную опасность срыва пламени, что также может привести к увеличению концентраций СО в выхлопных газах. Горение богатых топливновоздушных смесей с большой негомогенностью также приводит к образованию избыточных количеств СО, которые догорают в СОг уже во вторичной зоне при разбавлении продуктов сгорания охлаждающим воздухом. Повышенное содержание СО в выхлопных газах ГТУ ведет к увеличению потерь от химической неполноты сгорания природного газа. Потери теплоты от химической неполноты сгорания природного газа могут достигать 23 от общего энергетического баланса ГТУ и превышать в 35 раза номинальные значения представленные в табл.