ул. Политехническая, 29, 195251, г. Санкт-Петербург
29, Polytechnicheskaya, 195251, St. Petersburg
ул. Лоцманская, 3, 190121, г. Санкт-Петербург
3, Lotsmanskaya, 190121, St. Petersburg
ул. Политехническая, 29, 195251, г. Санкт-Петербург
29, Polytechnicheskaya, 195251, St. Petersburg
Снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу является актуальной задачей развития современного газотурбостроения. К таким веществам, оказывающим негативное влияние на окружающую среду, относятся оксиды азота и монооксид углерода. Приводится обзор существующих методов снижения эмиссии загрязняющих веществ, используемых при сжигании углеводородных топлив в камерах сгорания газотурбинных установок, а также указаны перспективные технологии, разрабатываемые на базе этих методов. Представлено обоснование необходимости исследования метода озонирования воздуха, подаваемого в зону горения топлива, для снижения содержания загрязняющих веществ в его продуктах сгорания. Целью исследования являлась разработка рекомендаций по снижению эмиссии загрязняющих веществ в заданном диапазоне изменения режимных параметров. Для выполнения необходимого комплекса экспериментальных исследований создан специализированный лабораторный стенд, совмещённая принципиальная и измерительная схема которого приведена в статье. Дано достаточно подробное описание конструктивных элементов стенда и, в частности, предмета исследования — натурного вихревого запально-стабилизирующего модуля камеры сгорания газотурбинной установки, электроозонирующего устройства, систем подачи воздуха и горючего газа, вытяжки с центральным вентилятором, контрольно-измерительных приборов и арматуры. Испытания проводились в соответствии со специально разработанными методиками управления работой стенда на трёх режимах: пуска; перевода с одного установившегося режима на другой; останова. Влияние озонирования воздуха на процессы горения в вихревом запально-стабилизирующем модуле определялось по содержанию в нём оксидов азота и монооксида углерода. Определены факторы, под воздействием которых в случае сжигания воздуха в озонированном воздухе происходит уменьшение концентрации монооксида углерода в продуктах сгорания. Излагаются методики расчётного определения параметров горючего газа и воздуха: массовых расходов; скоростей течения и динамических напоров. Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены в графической интерпретации, приводится достаточно подробный их анализ, на основании которого даны рекомендации по практическому использованию метода озонирования воздуха.
Reduction of pollutant emissions into the atmosphere is an urgent task of modern gas turbine engineering development. Such substances that have a negative impact on the environment include nitrogen oxides and carbon monoxide. The article provides a review of the existing methods for reducing the emissions of pollutants used in the combustion of hydrocarbon fuels in the combustion chambers of gas turbine units, as well as indicates promising technologies developed based on these methods. Justification is presented of the necessity to study the method of ozonization of air supplied to the fuel combustion zone to reduce the content of pollutants in its combustion products. The purpose of the study was to develop recommendations for reducing pollutant emissions within a given range of variations regime parameters. To perform the necessary set of experimental studies, a specialized laboratory stand was created, the combined circuit and measurement scheme of which is given in the article. A rather detailed description is given of the structural elements of the stand and, in particular, of the subject of research — a full-scale vortex ignitionstabilizing module of the combustion chamber of a gas turbine unit, an electric ozonator, air and combustible gas supply systems, an exhaust system with a central fan, control and measuring instruments and fittings. The tests were carried out in accordance with specially developed methods of controlling the stand operation in three modes: startup; transfer from one steady-state mode to another; stop. The influence of air ozonization on combustion processes in the vortex ignition-stabilizing module was determined by the content of nitrogen oxides and carbon monoxide in it. The factors that influence the decrease in the concentration of carbon monoxide in the combustion products during the combustion of air in ozonized air have been determined. The methods of calculation determination of combustible gas and air parameters — mass flow rates, flow velocities and dynamic heads — are described. The results of the performed experimental studies are presented in graphical interpretation, their detailed analysis is given, on the basis of which recommendations on practical use of the method of air ozonization are given.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.