Оценка концентрации оксидов азота на выходе из камеры сгорания модельной газовой турбины
Автор: Каграманов Юрий Александрович, Тупоногов Владимир Геннадиевич, Рыжков Александр Филиппович, Жижина Ульяна Владимировна, Назарова Виктория Владимировна
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Теплоэнергетика
Статья в выпуске: 3 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
В настоящей работе был применен новый метод оценки концентраций оксидов азота при горении синтез-газа в камере сгорания газовой турбины. Метод позволил связать полный детальный механизм массива параллельных реакций Grimech 3.0 с уравнениями компьютерной гидродинамики (уравнения движения, тепломассообмена, турбулентности и молекулярной диффузии для потока идеального газа). Представлены диаграммы селективности процесса образования оксидов азота по константам скоростей реакций, включающего одиннадцать ключевых реакций, для бедной и богатой топливом смесей. Проведены верификационные расчеты на модельной камере сгорания газовой турбины в интервале значений коэффициента избытка топлива 0,5-2. Новая методика была применена при определении выбросов оксида азота и максимальной температуры стенки пламенной трубы промышленной камеры сгорания. Наилучшие результаты по выбросам оксидов азота показал состав газа GE. Самыми проблемными газами являются синтез газа Polk Power и Texaco (кислородный процесс). При сжигании низкокалорийных газов в зоне подсоса первичного воздуха наблюдается зона рециркуляции, за счет высокого теплонапряжения в этой области максимальная температура стенки составляет около 500 °С.
Газовая турбина, оксиды азота
Короткий адрес: https://sciup.org/147234062
IDR: 147234062 | DOI: 10.14529/power200302
Список литературы Оценка концентрации оксидов азота на выходе из камеры сгорания модельной газовой турбины
- Giuffrida A., Romano M.C. Lozza G. Thermodynamic Analysis of Air-Blown Gasification for IGCC Applications. Applied Energy, 2011, vol. 88, pp. 3949-3958. DOI: 10.1016/j.apenergy.2011.04.009
- Ryzhkov A. Technological solutions for an advanced IGCC plant. Fuel, 2018, vol. 214, pp. 63-72. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.10.099
- Stopper U. PIV, 2D-LIF and 1D-Raman measurements of flow field, composition and temperature in pre-mixed gas turbine flames. Experimental Thermal and Fluid Science, 2010, vol. 34, pp. 396-403. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2009.10.012
- Xia Y. Simulating Flame Response to Acoustic Excitation for an Industrial Gas Turbine Combustor. 24th International Congress on Sound and Vibration, 23-27 July, 2017, London.
- Fedina E. Assessment of Finite Rate Chemistry Large Eddy Simulation Combustion Models. Flow Turbul. Combust, 2017, vol. 99. DOI: 10.1007/s10494-017-9823-0
- Bulat G. NO and CO formation in an industrial gas-turbine combustion chamber using LES with the Eulerian sub-grid PDF method. Combustion and Flame, 2014. DOI: 10.1016/j.combustflame.2013.12.028
- Eun-Seong Cho. Numerical Evaluation of NOx Mechanisms in Methane-Air Counter Flow Premixed Flames. Journal of Mechanical Science and Technology, 2009, vol. 23, pp. 659-666. DOI: 10.1007/s12206-008-1222-y
- Bose D., Candlert G.V. Kinetics of the N2 + O ^ NO + N Reaction Under Thermodynamic Nonequi-librium. Journal of thermophysics and heat transfer, 1996, vol. 10, no. 1, p. 148. DOI: 10.2514/3.765
- Waldman C.H., Wilson R.P., Jr., and K.L Maloney. Kinetic Mechanism of methane/air combustion with pollutant formation. EPA-650/2-74-045, June 1994, pp. 23-24.
- Grimech 3.0. Available at: http://combustion.berkeley.edu/gri-mech/version30/text30.html (accessed 01.06.2020).
- Park J., Hershberger J.F. Kinetics and product branching ratios of the CN + NO2 reaction. The Journal of Chemical Physics, 1993, vol. 99, 3488. DOI: 10.1063/1.466171
- Webinar Recording: ANSYS Chemkin Pro and Energico. Reaction Design Product Overview. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=ee_uY5cHG2U&t=1293s (accessed 01.06.2020).
- Hasegawa T. Gas Turbine Combustion Technology Reducing Both Fuel-NOx and Thermal-NOx Emissions for Oxygen-Blown IGCC WithHot/Dry Synthetic Gas Cleanup. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2007, vol. 129, pp. 358-369. DOI: 10.1115/1.2432896
- Filippov P. Validation of the thermal NOx emissions model from a gas fuel combustor under atmospheric pressure. Journal of Physics: Conference Series, 2017, vol. 899, pp. 1-5. DOI: 10.1088/1742-6596/899/9/092005
- Howe G. et al. RTI Warm Syngas Cleanup Operational Testing at Tampa Electric Company's Polk 1 IGCC Site: Final Scientific: Technical. Pittsburgh, PA, 2018. 197 p.
- Woods M.C. Reaction kinetics and simulation models for novel high-temperature desulfurization sorbents. Research Triangle Inst., Research Triangle Park, NC; Louisiana State Univ., Baton Rouge, USA, 1989, no. DOE/MC/24160-2671.
