Организация низкотемпературного бедного горения утилизируемого газа

При разработке камеры сгорания в составе утилизационных микрогазотурбинных установок ее, как правило, выполняют двухзонной. В зоне горения обеспечивается устойчивое сжигание топливного газа при коэффициентах избытка воздуха примерно от 1,2 до 1,7, а в зоне разбавления подводом вторичного воздуха температура продуктов сгорания понижается до значений 900…1200 К по работоспособности лопаток турбин. Целью данной работы является обоснование возможности организации низкотемпературного устойчивого горения обедненной смеси в однозонной камере сгорания в составе утилизационных газотурбинных энергоустановок. Для выполнения поставленной цели впервые рассмотрены вопросы расширения нижнего предела горения за счет внешнего подогрева забалластированного топливного газа перед его подачей в камеру сгорания. Рассмотрены также режимные и массогабаритные характеристики рекуператоров топливного газа в составе установки. Расчеты режимных параметров установки показали, что при увеличении температуры подачи утилизируемого газа до 600…800 К можно обеспечить устойчивое горение на нижнем пределе при температурах 900…1200 К. Анализ характеристик трубчатых и пластинчатых рекуператоров по линии топливного газа проводился с использованием имеющихся статистических характеристик. Показано, что в утилизационных энергоустановках мощностью до 200 кВт целесообразно использовать пластинчатые оребренные рекуператоры с тепловой мощностью до 10 кВт и поверхностью теплообмена до 1,7 м2. Проведенные исследования позволяют сформулировать вывод о том, что организация низкотемпературного устойчивого горения при внешнем подогреве топливного газа позволяет разрабатывать однозонные неохлаждаемые утилизационные камеры сгорания в составе газотурбинных энергоустановок, что значительно упрощает их конструкцию, технологию изготовления, эксплуатацию и стоимость. Кроме того, организация устойчивого низкотемпературного бедного горения является конкурентоспособным методом снижения эмиссии оксидов азота при утилизации нестандартных топливных газов разнородного состава.