Результаты разработки и внедрения высокоэффективной технологии сжигания топлива с пониженным содержанием NOx

 

Абдулин М.З., Национальный технический университет Украины«КПИ»

 

К современным горелочным устройствам предъявляются жесткие требования по выбросам вредных веществ. В основе рабочего процесса ГУ лежит возможность оптимального управления сложной аэродинамической структурой течения потока смеси. Аэродинамическая структура течения определяет возможности смесеобразования и стабилизации факела и формируется либо закруткой потока, либо возмущениями в виде т.н. завихрителей струй, внезапных расширений, препятствий и т.д. Проведенные исследования НТУУ«КПИ», ЦИАМ показали, что можно значительно улучшить характеристики ГУ, применив в качестве стабилизатора горения нишевую полость, а для раздачи горючего в потоке окислителя - однорядную систему струй, вытекающих в сносящий поток окислителя.

Объектом исследования являлась нишевая полость, обтекаемая потоком воздуха. Течение в нишах визуализировалось с помощью самосветящихся частиц. Приведены результаты исследования зависимости характера течения в нише от ее типоразмеров. Толщина слоя смешения не превышает толщину пограничного слоя, набегающего на нишу потока.

Смесеобразование струй горючего (природный газ - 98% СН4) в сносящем потоке воздуха изучалось при помощи снятия полей концентрации метана в изотермических условиях.

Технология образования упорядоченной аэродинамической структуры струйно-нишевым стабилизатором позволила разработать горелочные устройства для разнообразных огнетехнических объектов (печи, котлы, КС газовых турбин).

10-летний опыт промышленной эксплуатации горелочных устройств нового типа показал высокую надежность зажигания и стабилизации горения в широком диапазоне скоростей потока и расходов горючего, высокое качество смесе- образования, позволяющее достигнуть оптимальных значений коэффициента избытка воздуха и максимально возможной полноты сгорания газа. Упорядоченная структура аэродинамики нового горелочного устройства обеспечивает отсутствие перегрева его элементов и возможность работы на пониженных давлениях газа.

Таким образом, данная технология сжигания газа позволяет производить высокоэффективную малозатратную быстроокупающуюся модернизацию ОО при сохранении его существующей инфраструктуры. Она позволяет эффективно использовать газ и жидкое топливо и хорошо сочетается с перспективными способами снижения NOx.