| Popis: |
Каграманов Юрий Александрович, инженер, ООО «ПЛМ Урал», г. Екатеринбург; KagramanovYA@yandex.ru. Тупоногов Владимир Геннадиевич, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Теплоэнергетика и теплотехника», Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург; v.g.tuponogov@urfu.ru. Рыжков Александр Филиппович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Тепловые электрические станции», Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург; a.f.ryzhkov@urfu.ru. Жижина Ульяна Владимировна, студент, кафедра «Теплоэнергетика и теплотехника», Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург; uly-zhh@mail.ru. Назарова Виктория Владимировна, магистрант, кафедра «Тепловые электрические станции», Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург; vika_n@inbox.ru Yu.A. Kagramanov1, KagramanovYA@yandex.ru, V.G. Tuponogov2, v.g.tuponogov@urfu.ru, A.F. Ryzhkov2, a.f.ryzhkov@urfu.ru, U.V. Zhizhina2, uly-zhh@mail.ru, V.V. Nazarova2, vika_n@inbox.ru 1 PLM Ural LLC, Ekaterinburg, Russian Federation, 2 Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Ekaterinburg, Russian Federation В настоящей работе был применен новый метод оценки концентраций оксидов азота при горении синтез-газа в камере сгорания газовой турбины. Метод позволил связать полный детальный механизм массива параллельных реакций Grimech 3.0 с уравнениями компьютерной гидродинамики (уравнения движения, тепломассообмена, турбулентности и молекулярной диффузии для потока идеального газа). Представлены диаграммы селективности процесса образования оксидов азота по константам скоростей реакций, включающего одиннадцать ключевых реакций, для бедной и богатой топливом смесей. Проведены верификационные расчеты на модельной камере сгорания газовой турбины в интервале значений коэффициента избытка топлива 0,5–2. Новая методика была применена при определении выбросов оксида азота и максимальной температуры стенки пламенной трубы промышленной камеры сгорания. Наилучшие результаты по выбросам оксидов азота показал состав газа GE. Самыми проблемными газами являются синтез газа Polk Power и Texaco (кислородный процесс). При сжигании низкокалорийных газов в зоне подсоса первичного воздуха наблюдается зона рециркуляции, за счет высокого теплонапряжения в этой области максимальная температура стенки составляет около 500 °С. The study applies a new technique for evaluating the NOx concentration when burning syngas in the gas turbine combustion chamber. The technique allows correlating the complete detailed mechanism of the Grimech 3.0 array of parallel reactions with the computer hydrodynamics equations (motion, heat and mass transfer, turbulence, and molecular diffusion equations for an ideal gas flow). Selectivity diagrams of the NOx formation process including eleven key reactions are built based on the specific reaction rates for lean and rich fuel mixtures. Verification calculations have been performed based on a model gas turbine combustion chamber within a fuel-air equivalence ratio of 0.5–2. The new technique has been applied for determining the NOx emissions and the maximum temperature of the industrial combustion chamber fire tube wall. The GE gas composition showed the best NOx emission result. The most problematic is Polk Power and Texaco syngas (oxygen process). When burning LCV gases in the primary air suction area, a recirculation zone is observed; due to the high heat release in this area, the maximum wall temperature is about 500 °С. |
