Оценка концентрации оксидов азота на выходе из камеры сгорания модельной газовой турбины

Юрий Александрович Каграманов ,А Д Рыжков ,Владимир Геннадьевич Тупоногов ,Ульяна Владимировна Жижина ,В.м Назарова

doi:10.14529/power200302

Abstract

The study applies a new technique for evaluating the NOx concentration when burning syngas in the gas turbine combustion chamber. The technique allows correlating the complete detailed mechanism of the Grimech 3.0 array of parallel reactions with the computer hydrodynamics equations (motion, heat and mass transfer, turbulence, and molecular diffusion equations for an ideal gas flow). Selectivity diagrams of the NOx formation process including eleven key reactions are built based on the specific reaction rates for lean and rich fuel mixtures. Verification calculations have been performed based on a model gas turbine combustion chamber within a fuel-air equivalence ratio of 0.5–2. The new technique has been applied for determining the NOx emissions and the maximum temperature of the industrial combustion chamber fire tube wall. The GE gas composition showed the best NOx emission result. The most problematic is Polk Power and Texaco syngas (oxygen process). When burning LCV gases in the primary air suction area, a recirculation zone is observed; due to the high heat release in this area, the maximum wall temperature is about 500 °С.

Highlights

Введение Технологии парогазовых циклов с внутрицикловой газификацией твердого топлива по мнению многих специалистов [1, 2] могут составить конкуренцию традиционным системам генерации электроэнергии и активно развиваются в последнее время
Зависимости концентрации выбросов и температуры стенки от температуры воздуха: а – оксид азота; б – двуокись азота; в – монооксид углерода; г – максимальная температура стенки ния синтез-газов GE и Texaco факел значительно меньше, но возникает ярко выраженная зона рециркуляции
Изменение температуры топлива слабо влияет на концентрации выбросов оксидов азота и монооксида углерода, при этом температура стенки имеет экстремальную зависимость с максимумом при температуре топлива около 500 °С

Summary

Introduction

Введение Технологии парогазовых циклов с внутрицикловой газификацией твердого топлива по мнению многих специалистов [1, 2] могут составить конкуренцию традиционным системам генерации электроэнергии и активно развиваются в последнее время. Одной из проблем при проектировании газовой турбины является оценка выбросов оксидов азота. В данной работе представлена новая методика расчета процессов образования оксидов азота в камере сгорания газовой турбины.

Results

Conclusion