Камера сгорания ГТУ
Одной из основных проблем энергетики является повышение эффективности использования (КПД) природного газа, как энергетического топлива. В настоящее время большая часть природного газа сжигается в паровых энергоблоках. В России их КПД составляет 40-42%. Альтернативой паровым энергоблокам являются парогазовые установки (ПГУ). Парогазовые установки в первую очередь утилизационного типа (ПГУ-У), по сравнению с паровыми энергоблоками имеют значительные экономические, инвестиционные, экологические и другие преимущества. Все большее место они занимают в энергетике и энергомашиностроении многих стран. ПГУ является очень эффективными, с точки зрения КПД, устройством выработки электроэнергии. За счет использования теплоты уходящих газов высоких температур ГТУ возможно получение гораздо более высокого КПД цикла.
Надежность и экономичность ПГУ-У в первую очередь определяются работой ГТУ, и их эффективностью (КПД). При проектировании ПГУ-У особое внимание уделяется проектированию КС.
Основным стимулом разработки современных КС является стремление снизить вредные выбросы. Наряду с другими техническими решениями в камерах сгорания стационарных ГТУ применяется разбавление (впрыск) водой или паром, которое снижает температуру пламени и, как следствие, выбросы. Несмотря на эффективность, этот подход снижает термодинамический КПД цикла, задерживает догорание СО и вызывает коррозию деталей турбины. Напротив, в КС со сжиганием «бедных» ПП ТВС впрыск воды или пара не применяется, поэтому их часто называют сухими малоэмисионными камерами сгорания (МЭКС) (англ. — Dry Low Emissions DLE).
Камера сгорания (КС) отвечает в первую очередь за уровень эмиссии вредных веществ в атмосферу, низкий уровень которой является обязательным требованием, при внедрении современных энергетических объектов. Плата электростанций за вредные выбросы ежегодно возрастает, поэтому разработка малоэмиссионных КС становится все более актуальной проблемой.
Вторым основным параметром, который определяется КС, является КПД ГТУ. Особенно сильно сказывается влияние конструкции камер сгорания на КПД при низких нагрузках. Для поддержания высокого уровня КПД ГТУ на низких нагрузках, необходимо обеспечить высокую полноту выгорания топлива.
Зачастую, обеспечение высокой полноты выгорания топлива (КПД) и низкого уровня эмиссии вредных веществ приводят к противоречиям конструкции в камерах сгорания. Поэтому поиск компромиссного конструкторского решения для КС является наиболее сложной задачей, решение которой необходимо для достижения высоких технико-экономических показателей всей ПГУ в целом.
