Снижение вредных выбросов в камеру сгорания газовой турбины

Вопрос №3 Снижение вредных выбросов в камеру сгорания ГТ.

Для одновременного уменьшения всех вредных выбросов необходима разработка камер сгорания нового типа, которые позволяли бы удовлетворить современным и перспективным требованиям. Рассмотрим ряд вопросов, которые позволяют уменьшить поставленную задачу.

Данный график характеризует уровень выбросов СО и NОx для некоторой абстрактной КС в зависимости от температуры первичной зоны. Из графика видно, что при температуре меньше 1600 К концентрация СО слишком велика, а при температуре больше 1730-1750 К возникает избыток NОx. Предельно допустимые СО и NОx находятся в достаточно узком интервале температур (от 1600 до 1750 К). Все рассмотренные ниже перспективные методы конструирования  КС основаны на том, чтобы удержать температуру в зоне (или зонах) горения в очень узком интервале на всех режимах работы ГТ.

1). Камеры изменяемой геометрии.

Конструкция КС основана на введении в КС элементов регулирования распределения воздуха. На номинальном режиме значительная часть воздуха подается в головную часть пламенной трубы, с целью минимизации образования сажи и NОx , а так же обеспечения необходимого расхода воздуха на пристенную завесу.

На частичных режимах увеличивается доля воздуха, подаваемого в зону смешения, чтобы при небольшом расходе топлива удерживать температуру в первичной зоне в интервале, который обеспечивает нужный уровень выбросов.

2). Сжигание предварительно подготовленной бедной смеси.

Данный метод предусматривает полное испарение топлива, и полное перемешивание его с воздухом до начала горения с целью исключения горения капель и создания в первичной зоне гомогенной бедной смеси, что позволяет обеспечить низкую температуру реакции, устранить в зоне горения локальные высокотемпературные области, а значит и уменьшить выброс NOx  (максимальный эффект в КС изменяемой геометрии).

3). Каталитическое горение (каталитические КС).

Катализаторы позволяют окислить топливо при температурах значительно ниже бедного предела воспламенения. Поэтому применение катализаторов в КС, которые занимают часть объема зоны горения, дает возможность сжигать топливо при температуре, которая приблизительно на 1000 К ниже максимальной температуры в зоне горения обычной КС. Т.к. выброс NOx зависит от температуры экспоненциально, то горение при сильно сниженных температурах уменьшает образование NOx  на несколько порядков.

Посмотреть КС Смирнова.