ВЛИЯНИЕ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ НА ВЫХОД NO_x В МАЛОЭМИССИОННОЙ КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ГТУ

摘要

Статья посвящена построению упрощенной методики подавления образования в камерах сгорания (КС) энергетических газотурбинных установок (ГТУ), работающих на природном газе, оксидов азота (NO_x). Теоретически и экспериментально исследуется КС, в которой сжигается предварительно подготовленные бедные топливовоздушные смеси. Исследование выполнено на натурной КС с параметрами, типичными для современных ГТУ. Представлены результаты расчетов в программном комплексе FlowVision и экспериментальных исследований, проведенных на испытательном стенде ОАО ВТИ. Расчеты и испытания выполнены при следующих параметрах: расход до 4.6 кг/с, давление до 450 кПа, температура воздуха на входе в КС до 400°C, температура на выходе t_3≤1200°C, топливо - природный газ. В результате сопоставления полученных при моделировании параметров с результатами экспериментов построена корреляционная зависимость измеренной эмиссии NO_x от расчетного параметра неравномерности концентрации топлива на-выходе из зоны предварительного перемешивания. Экспериментально доказано положение о слабой зависимости от давления в КС эмиссии NO_x, образующихся при сжигании идеально перемешанной топливовоздушной смеси (концентрация метана в воздухе является постоянной в любой точке топливовоздушной смеси, т.е. постоянна в объеме смеси). Подтверждены правомерность и целесообразность использования стационарной математической модели процесса перемешивания для оценки эмиссии NO_x по расчетному качеству получаемой в зоне предварительного перемешивания топливовоздушной смеси, что позволяет избежать некоторых трудностей, возникающих при расчете процессов горения и образования NO_x.