Характеристики низькоемісійної камери згоряння ГТД, що працює на суміші природного газу і водню - Яковлєв М. Ф.; Сербін С. І.; Yakovliev Mykhailo F.; Serbin Serhiy I. (My University, 2024)
Статтю присвячено дослідженню характеристик низькоемісійної газотурбінної камери згоряння, яка працює на суміші природного газу з воднем. В умовах сучасних викликів у галузі енергетики питання зниження викидів токсичних речовин, таких як оксиди азоту (NO) та монооксид вуглецю (CO), стає дедалі важливішим. Особливу увагу приділено аналізу можливостей використання водню в складі паливних сумішей як перспективного напрямку для забезпечення високої ефективності роботи газотурбінних установок за умов зниження негативного впливу на довкілля. У статті запропоновано новий підхід до моделювання процесів вигоряння суміші природного газу з воднем в умовах попереднього перемішування газоподібного палива з окисником у каналах радіально-осьових завихрювачів жарових труб. Для реалізації цього підходу використано детальну кінетичну схему горіння вуглеводнів, що включає багатоетапні хімічні реакції, характерні для сумішей з високим вмістом водню. Проведено тривимірне чисельне моделювання роботи трубчасто-кільцевої камери згоряння газотурбінного двигуна потужністю 32 МВт із застосуванням моделі горіння Finite-Rate/Eddy-Dissipation. Виявлено, що для забезпечення стійкої роботи камери згоряння без формування зон проскоку полум'я в каналах радіально-осьових завихрювачів критичним параметром є вміст водню в суміші, який не повинен перевищувати 20–24% (за об'ємом). Результати дослідження показали, що за дотримання цих умов рівень викидів NO і CO не перевищує значень, що відповідають сучасним екологічним стандартам. Крім того, застосування запропонованого підходу дозволяє забезпечити стабільність горіння за умов різних режимів роботи двигуна. Зроблено висновок, що використання водню в складі паливної суміші відкриває нові можливості для підвищення екологічної та енергетичної ефективності газотурбінних двигунів, проте потребує врахування особливостей його взаємодії з іншими компонентами суміші для мінімізації ризиків нестабільного горіння.
Characteristics of the low-emission gas turbine combustion chamber, which runs on a mixture of natural gas and hydrogen
Яковлєв, М. Ф. Характеристики низькоемісійної камери згоряння ГТД, що працює на суміші природного газу і водню = Characteristics of the low-emission gas turbine combustion chamber, which runs on a mixture of natural gas and hydrogen / М. Ф. Яковлєв, С. І. Сербін // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2024. – № 4 (497). – С. 45–54.
Keywords: газова турбіна; низькоемісійна камера згоряння; екологічні параметри; викиди токсичних компонентів; gas turbine; low-emission combustion chamber; environmental parameters; emissions of toxic components