Тимчик Олександр Васильович. Поліпшення теплоекологічних показників гібридних камер згоряння газотурбінного типу на основі інтенсифікації їх робочих процесів

brief description

Тимчик Олександр Васильович. Поліпшення теплоекологічних показників гібридних камер згоряння газотурбінного типу на основі інтенсифікації їх робочих процесів: дисертація канд. техн. наук: 05.14.06 / НАН України; Інститут проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного. - Х., 2003.

Тимчик О.В. Поліпшення теплоекологічних показників гібридних камер згоряння газотурбінного типу на основі інтенсифікації їх робочих процесів Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06. технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України, Харків, 2003.
Дисертація присвячена дослідженню процесів горіння рідких, твердих і газових палив у гібридній камері згоряння (ГбКЗ) газотурбінного типу. У роботі на підставі експериментальних і розрахункових досліджень ГбКЗ розглянуто деякі способи поліпшення якості газифікації твердих, та ступеня випаровування рідких вуглеводневих палив, а також стійкості горіння в газовій фазі. Дослідження процесів газифікації, випаровування та горіння було проведено на експериментальних стендах з використанням оригінальних діагностик процесів в об’ємі камери згоряння і складу продуктів згоряння. Розроблено методику і проведено чисельні дослідження щодо впливу поліпшення теплоекологічних показників камери згоряння стаціонарної газотурбінної установки на рівень платежів за викиди шкідливих речовин з газами, що відробили, в атмосферу. Створено експериментальну установку і проведено досліди по підпалу пиловугільно-повітряних сумішей НВЧ-розрядом у КЗ гібридного типу.

На підставі проведеного аналізу літературних джерел по темі дисертації зроблений висновок про перспективність застосування ГбКЗ для підвищення теплоекологічних показників багатопаливних ГТУ, у тому числі і при роботі на вугільному пилу з використанням низькотемпературної НВЧ плазми як газифікатора і чергового пальника.
Проведено експериментальні дослідження теплоекологічних і зривних характеристик ГбКЗ газотурбінного типу на дизельному пальному, природному газі, газової суміші метану з воднем і водні. Показано, що при роботі на дизельному паливі і природному газі, для досягнення рівнів викидів NOXі БП не вище 80 мг/м3і 0,1 мкг/м3відповідно і значень коефіцієнта повноти згоряння палива не менш 0,99, величина коефіцієнта надлишку повітря в гомогенізаторі повинна знаходитися в діапазоні 1,4-2,2 при витратах чергового палива 5-13 % від загального. Визначено, що використання водню як додаткового енергоносія, у тому числі при його подачі тільки в гомогенізатор ГбКЗ дозволяє мінімізувати викиди оксидів азоту до рівня порядку 4 мг/м3зі збереженням повноти згоряння основного палива близько 99% без використання чергового факела.
Запропонована методика, що дозволяє оцінювати режим горіння розпилюваного рідкого палива. В основу методики покладений розрахунок ступеня випару розпилюваного палива по функції розподілу кількості крапель палива по діаметрах, визначеної експериментально. Проведено розрахунковий аналіз режиму горіння палива в черговому пальнику ГбКЗ із використанням вищезгаданої методики. Показано, що в залежності від конструктивної схеми й умов організації робочого процесу в черговому пальнику може реалізовуватися: дифузійно-краплинний, дифузійно-газовий і гомогенно-дифузійний режими горіння. Обґрунтовано доцільність і запропоновані методи використання в черговому факелі ГбКЗ гомогенно-дифузійного режиму горіння зі ступенем попереднього випару палива не менш 50% і коефіцієнтом надлишку повітря по випаровуванному паливу не менш 1,0 .
Запропоновано інтегральний показник екологохімичної безпеки стаціонарних газотурбінних установок на підставі якого, з використанням реакторної математичної моделі ГбКЗ, проведені чисельні дослідження рівня екокомпенсацій за забруднення навколишнього середовища багато паливною ГТУ з різними типами КЗ. Показано, що застосування ГбКЗ замість ДКЗ дозволяє в два - три рази знизити платежі за викиди в атмосферу шкідливих речовин.
Створено експериментальну установку для дослідження процесів спалювання дрібнодисперсного пилу високо зольного низько реакційного вугілля у КЗ газотурбінного типу з НВЧ плазмотроном у якості газифікатора і чергового пальника. Проведено експериментальні дослідження теплоекологічних характеристик КЗ при роботі на вугіллі марки ГСШ. Установлено, що НВЧ розряд підпалює вугільний пил при будь-якому початковому температурному стані повітря і стінок КЗ , а також, що в залежності від величини коефіцієнта надлишку повітря в КЗ можлива реалізація режимів повного горіння і горіння з частковою попередньою газифікацією вугілля.