X

Камера сгорания

камера сгорания

Одной из основных проблем энергетики является повышение эффективности использования 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 высокотемпературных ГТУ возможно получение гораздо более высокого КПД цикла.

Надежность и экономичность ПГУ-У в первую очередь определяются работой ГТУ, и их эффективностью. 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 КС 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 становиться все более актуальной проблемой.

Вторым основным параметром, который определяется КС, является КПД ГТУ. Особенно сильно сказывается влияние конструкции КС 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 и низкого уровня эмиссии вредных веществ приводят к противоречиям в конструкции КС. Поэтому поиск компромиссного конструкторского решения для КС является наиболее сложной задачей, решение которой необходимо для достижения высоких технико-экономических показателей всей ПГУ в целом

Жаровые трубы — важная часть камеры сгорания турбины.

От качества эксплуатируемых жаровых труб во многом зависит качество поступающей в камеру сгорания газокислородной смеси, которое, в свою очередь, существенно влияет на достижения максимальной эффективности турбины.

Газосборник представляет собой переходную часть жаровой трубы, которая направляет отработавшие газы из жаровой трубы на вход соплового аппарата турбины.

Заслонки применяются для закрытия камеры сгорания с передней стороны.

Заслонки оборудованы диффузорами, которые дают возможность увеличить площадь сечения вдоль осевой длины, снизить скорость воз­духа в кольцевом канале, уменьшить потери давления воздуха.

Пламеперепускные (переходные) патрубки камеры сгорания выполняют функцию соединения жаровых труб.

Как и все компоненты горячего тракта турбины, пламеперепускные патрубки подвержены воздействию высоких температур и газовой коррозии, поэтому для защиты покрываются специальным термобарьерным покрытием.

Детекторы пламени используются для определения наличия пламени в камере сгорания. Такие детекторы монтируются на всех жаровых трубах. Данные с датчиков отправляются в систему управления газотурбиной установкой, в которой заложен механизм отключения от подачи топлива при отсутствии пламени.

Воспламенители используются для зажигания топливовоздушной смеси в камере сгорания ГТУ. Зажигание происходит в результате искрового разряда между электродами внутри воспламенителя.

Для того чтобы гарантировать зажигание топливовоздушной смеси воспламенители изготавливают максимально простыми и надежными.

Горелочные устройства для газотурбинных двигателей работают как на природном газе, так и на жидком топливе.

На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются комбинированные горелочные устройства, которые включают два канала: пилотный и предварительного смешения. Данные решения соответствуют современным экологическим требованиям по уровню выбросов оксидов азота и углерода.