МАЛОЭМИССИОННОЕ СЖИГАНИЕ ТОПЛИВА В АВИАПРОИЗВОДНЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВКАХ

摘要

Статья является первой из запланированной авторами серии статей, посвященных мировому опытусоздания малоэмиссионных камер сгорания (МЭКС) для наземных газотурбинных установок(ГТУ). Цель статьи - обобщить и проанализировать наиболее успешный опыт внедрения принци-пов малоэмиссионного сжигания так называемых "бедных" (с низкой концентрацией топлива ввоздухе, когда коэффициент избытка воздуха составляет примерно 1.9-2.1) хорошо перемешанныхтопливовоздушных смесей в МЭКС ГТУ и способов снижения неустойчивости горения. В даннойстатье рассмотрены наиболее успешные и широко используемые на мировом рынке газовые турби-ны, разработанные на базе авиационных двигателей. При создании таких турбин возникает многопроблем, связанных с предъявляемыми к ним требованиями и условиями работы промышленных иэнергетических ГТУ, отличающимися от авиационных. Одна из основных - создание камер сгора-ния, обеспечивающих низкую эмиссию вредных веществ, в первую очередь оксидов азота NO_x. По-казаны пути модернизации/замены штатных камер сгорания на малоэмиссионные. Представленыдва подхода - размещение многогорелочного фронтового устройства в старых осевых размерах кор-пуса и изменение корпусов для размещения выносных камер сгорания. Наиболее актуальны ГТУ, работающие на природном газе без добавления воды. В связи с высокими требованиями к эконо-мичности современные ГТУ разрабатываются на давление за компрессором более 3 МПа и темпе-ратуру на входе в турбину выше 1500°C. Приведены примеры конструкции малоэмиссионных камерсгорания на основе организации предварительно хорошо перемешанных топливовоздушных сме-сей (воздух-природный газ). В каждой МЭКС применяется свой принцип регулирования работы взависимости от нагрузки ГТУ. Для многогорелочной камеры сгорания используется постепенноеподключение горелок по определенной программе; в выносных камерах сгорания предусмотренызоны горения, которые последовательно включаются в работу при изменении нагрузки двигателя. Рассмотрены проблемы неустойчивости горения, возникающие при сжигании "бедных" топливо-воздушных смесей, и пути их решения в каждом конкретном случае. Приведены результаты испы-таний ГТУ, подтверждающие широкий диапазон их устойчивой работы и удовлетворительный уро-вень эмиссии NO_x и CO. Анализ и обобщение мирового опыта и изучение тенденций дальнейшегоразвития ГТУ с повышенными параметрами помогут специалистам в разработке собственнойМЭКС для перспективных ГТУ.