Сумісне спалювання аміаку і водню в камері згоряння газотурбінного двигуна з впорскуванням водяної пари

Abstract

Роботу спрямовано на дослідження можливостей сумісного спалювання аміаку та водню в камері згоряння газотурбінного двигуна з впорскуванням водяної пари, що використовується в декарбонізованих суднових гібридних енергетичних системах із нульовими викидами вуглецю. Метою роботи є дослідження енергетичних і емісійних характеристик камери згоряння з впорскуванням екологічної і енергетичної пари, що працює на суміші аміаку та водню. Як об’єкт дослідження вибрано робочі процеси в камері згоряння газотурбінного двигуна потужністю 32 МВт, що працює на суміші аміаку та водню. Для оцінювання параметрів паливоспалювального пристрою було застосовано метод, що базується на уявленні камери газотурбінного двигуна як комплексу хімічних реакторів. Кожен із реакторів моделює ключові фізико-хімічні процеси, що відбуваються у відповідних зонах жарової труби. Розроблено математичну модель камери згоряння, де окремі реактори відображають процеси в первинній зоні (з урахуванням підведення водяної пари), змішування пари з продуктами горіння, а також вторинного повітря з основним потоком. Математична модель базується на розв’язанні рівнянь збереження маси й енергії для хімічно активного середовища. Для моделювання реакцій окиснення суміші аміаку та водню використано детальний кінетичний механізм, що охоплює 160 реакцій між 27 компонентами. За результатами моделювання отримано нову інформацію про характеристики поширення полум’я, розподіл температур і вміст основних забруднювальних речовин у вихідних газах. Розрахунки проводилися за умов тиску 2,634 МПа. Отримані результати можуть бути корисними для інженерного проєктування камер згоряння газотурбінних агрегатів для сучасних безвуглецевих гібридних енергетичних систем.