Организация низкотемпературного бедного горения в камерах сгорания газотурбинных энергоустановок малой мощности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шилова Алена Алексеевна

• Шилова Алена Алексеевна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Шилова Алена Алексеевна

Введение

Глава 1 Обзор и обобщение научно-технической информации по организации малоэмиссионного низкотемпературного бедного горения в камерах сгорания газотурбинных энергоустановок

1.1 Проблемы сжигания разнородных по составу и теплопроизводительности нестандартных топливных газов

1.1.1 Модификация стандартных газотурбинных установок для работы с нестандартными топливными газами

1.1.2 Анализ характеристик горения нестандартных топливных газах в камерах сгорания газотурбинных установок

1.1.3 Способы утилизации нефтяного газа. Проблемы сжигания нефтяного газа в газотурбинных установках

1.2 Концентрационные пределы горения. Влияния условий подачи воздуха и топливного газа на пределы горения

1.3 Исследования характеристик горения в камерах сгорания газотурбинных энергоустановок

1.4 Эмиссия вредных веществ

1.5 Газотурбинные энергоустановки малой мощности

Выводы по Главе

Глава 2 Влияние параметров подачи компонентов на пределы горения топливных газов

2.1 Концентрационные пределы горения нестандартных топливных газов. Срывные характеристики в камере сгорания по составу топливного газа

2.1.1 Определение концентрационных пределов горения слабозабалластированных топливных газов методом Ле-Шателье

2.1.2 Определение концентрационных пределов горения сильнозабалластированных топливных газов методом флегматизации

2.2 Влияния параметров подачи воздуха и топливного газа на пределы его горения. Характеристики подогревателя топливного газа

2.3 Границы срыва пламени при внешнем подогреве компонентов

Выводы по Главе

Глава 3 Влияние внешнего подогрева на характеристики камеры сгорания газотурбинной энергоустановки малой мощности

3.1 Методика определения параметров газотурбинной энергоустановки малой мощности с внешним подогревом топливного газа

3.2 Критерии устойчивости пламени в газотурбинных энергоустановках малой мощности

3.3 Исследование режимных и газодинамических характеристик камеры сгорания по реакторной модели

3.4 Влияние подогрева компонентов на режимные характеристики газотурбинной

энергоустановки малой мощности

Выводы по Главе

Глава 4 Численные и экспериментальные исследования по низкотемпературному горению стандартных и нестандартных топливных газов

4.1 Сравнительный анализ характеристик низкотемпературного бедного горения природного газа и нефтяного газа по результатам численного моделирования

4.2 Описание экспериментального стенда и методики проведения испытаний по диффузионному горению

4.3 Верификация расчетных и экспериментальных данных по концентрационным пределам при диффузионном горении нефтяного газа

4.4 Экспериментальные исследования по влиянию подогрева топливного газа

на эмиссионные и газодинамические характеристики горения

Выводы по Главе

Заключение

Список используемых источников информации

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Принятые сокращения и условные обозначения

ГВС - горюче-воздушная смесь; ГТД - газотурбинный двигатель; ГТУ - газотурбинная установка;

ЖРДУ - жидкостные ракетные двигательные установки;

ЗОТ - зона обратных токов;

КПД - коэффициент полезного действия;

КС - камера сгорания;

МЭКС - малоэмиссионная камера сгорания; МГТУ - маломощная газотурбинная энергоустановка; НГ - нефтяной газ; ПГ - природный газ; ПС - продукты сгорания.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Организация низкотемпературного бедного горения в камерах сгорания газотурбинных энергоустановок малой мощности»

Введение

Актуальность темы исследования. В России насчитывается около 2500 нефтедобывающих месторождений, из них фонд малодебитных составляет около 50 % от общего добывающего фонда России. Средняя потребляемая мощность малодебит-ного месторождения составляет от 100 до 500 кВт. Исходя из этого, на одном месторождении может потребоваться от 1 до 4 газотурбинных электростанций малой мощности для сжигания нефтяного газа (НГ) и получения электроэнергии.

Обычно основная часть нефтяного газа на малодебитных месторождениях сжигается на факельных установка или списывается на технологические потери. Однако, постановлением Правительства РФ от 8 ноября 2012 г. № 1148 установлено предельно допустимое значение показателя сжигания на факельных установках и рассеивания нефтяного газа в размере не более 5 % объема добытого нефтяного газа. В мировой практике отсутствуют специально разработанные установки для сжигания нестандартных топливных газов (с большим содержанием азота N2 и сероводорода ШБ). Для сокращения времени разработки отечественных агрегатов предлагается использование маломощных вспомогательных установок, которые ранее использовались в зенитно-ракетных комплексах, на беспилотных летательных аппаратах, на самолётах и вертолётах в качестве вспомогательных силовых установок, к которым не сформулированы требования по эффективности.

В диссертационной работе рассмотрена возможность организации устойчивого низкотемпературного бедного горения в камерах сгорания (КС) без зоны разбавления газотурбинных энергоустановок малой мощности (МГТУ) на примере сжигания природного (ПГ) и нефтяного газов.

Камеры сгорания современных МГТУ, как правило, имеют в своем составе зону горения и зону разбавления. Зона горения предназначена для организации устойчивого горения при высоких температурах и коэффициентах избытка воздуха, близких к стехиометрическим условиям. В зоне разбавления подачей вторичного воздуха готовится рабочее тело с необходимыми параметрами для подачи на сопловые лопатки турбины. При внешнем подогреве топлива отработанными на турбине газами можно организовать в зоне горения низкотемпературное бедное горение при температуре подачи на сопловые лопатки турбины.

Задача по организации и исследованиям устойчивого низкотемпературного бедного горения решается с использованием инженерных методик расчета, численного моделирования и экспериментальных исследований. В результате исследований концентрационных пределов горения топливных газов переменного состава и теплопроизводительности получено, что с увеличением температуры подачи топливного газа в камеру сгорания расширяются пределы его горения по составу. Устойчивое горение смеси в условиях КС зависит не только от концентрационных пределов воспламенения, но и газодинамических условий. Камера сгорания является подсистемой газотурбинной энергоустановки, поэтому коэффициент избытка воздуха в камере должен выбираться, с одной стороны, по согласованию с параметрами установки, а с другой стороны, по согласованию с нижним пределом горения по составу и термогазодинамическими характеристиками рабочего процесса.

Таким образом, разработка низкотемпературных камер сгорания с использованием внешнего подогрева компонентов отработанными на турбине газами является перспективным подходом в развитии газотурбинных энергоустановок малой мощности, а развитие соответствующих научно-методических основ экспериментального и расчетного определения условий устойчивого низкотемпературного бедного горения - актуальной научной задачей.

Объект исследования - камера сгорания с организацией низкотемпературного бедного горения с внешним подогревом компонентов;

Цель работы - исследование и выработка рекомендаций по организации низкотемпературного бедного горения с внешним подогревом компонентов в камерах сгорания без зоны разбавления газотурбинных энергоустановок малой мощности на основе расчетного и экспериментального моделирования процесса горения.

Для достижения поставленной цели поставлены следующие задачи:

1) Провести анализ применяемых на практике и перспективных направлений по разработке камер сгорания, как подсистемы газотурбинной энергетической установки малой мощности;

2) Определить режимные параметры МГТУ и характеристики рабочего процесса в КС при сжигании стандартных и нестандартных топливных газов с рекуператорами по линиям подачи компонентов;

3) Провести моделирование эмиссионных характеристик низкотемпературного бедного горения и проанализировать пути уменьшения выбросов вредных веществ в окружающую среду;

4) Провести моделирование газодинамических характеристик низкотемпературного бедного горения и определение условий устойчивого горения;

5) Провести экспериментальные исследования газодинамических и эмиссионных характеристик низкотемпературного горения в камере сгорания газотурбинной установки малой мощности.

Степень разработанности проблемы. Автор опирается на труды как отечественных, так и зарубежных ученых. В работе использовались исследования по закономерностям горения и соответствующие математические модели таких ученых, как Зельдович Я.Б., Талантов А.В., Щукин В.А., Мингазов Б.Г., Щелкин К.И., Ще-тинков Е.С., Кондратьев В.Н. и др. При обработке опубликованных экспериментальных данных в монографии Раушенбаха Б.В. и др. получен диапазон устойчивости -соотношение среднерасходной скорости горюче-воздушной смеси (ГВС) и скорости турбулентного горения. Теоретические и эмпирические зависимости для определения эмиссии вредных веществ представлены в работах зарубежных (Варнац Ю., Льюис Дж., Ризк Н., Лефевр А., Рокки Н. и др.) и отечественных авторов (Зельдович Я.Б. и Мингазов Б.Г. и др.). Основные положения по использованию реакторных моделей КС представлены в работах Зельдовича Я.Б., Мингазова Б.Г., Диденко А.А. и др.

Информацию по работе отдельных узлов и агрегатов МГТУ и ГТУ и по внут-рикамерным процессам автор почерпнул в трудах отечественных (ФИЦ ХФ РАН, КНИТУ-КАИ, Самарский университет им. С.П. Королева, РГАТУ им. П.А. Соловьева, ОАО «ВТИ», НИУ «МЭИ», МГТУ им. Н.Э. Баумана, УрФУ, УУНиТ (УГАТУ), АО СКБ «Турбина», ПАО «ОДК-Сатурн», АО «ОДК-Авиадвигатель» и др.) и зарубежных (Mitsubishi, Siemens, General Electric, Riello, Cuenod, Capstone, OPRA, FlexEnergy, Turbec и др.) организаций и научно-исследовательских центров/институтов.

Ученые из ФИЦ ХФ РАН предложили новый способ снижения эмиссии вредных веществ - организацию низкотемпературного бедного горения с применением пористых матриц для подогрева ГВС в камере. По результатам этих работ следует,

что дополнительный подогрев ГВС расширяет концентрационные пределы горения, что позволяет организовать горение при больших значениях коэффициента избытка воздуха и с низкой эмиссии вредных веществ. Однако, применение пористых матриц в КС заметно усложняет ее конструкцию и приводит к сильному увеличению потерь давления. В данной диссертационной работе автор предлагает использовать для дополнительного подогрева ГВС внешний подогрев компонентов в теплообменниках отработанными на турбине газами.

Научной новизной данной работы является:

1) Показана возможность организации устойчивого низкотемпературного горения в камере сгорания газотурбинной энергоустановки малой мощности с использованием внешнего подогрева компонентов отработанными на турбине газами;

2) Показано влияние внешнего подогрева компонентов на характеристики газотурбинных энергоустановок малой мощности;

3) Получены диапазоны критериев устойчивого положения пламени при низкотемпературном бедном горении топливных газов на основании анализа теоретических и экспериментальных характеристик горения для газотурбинной энергоустановки малой мощности;

4) Разработаны рекомендации по организации устойчивого низкотемпературного горения в газотурбинных энергоустановках малой мощности;

5) Получены новые экспериментальные данные по влиянию подогрева компонентов на эмиссионные и газодинамические характеристики низкотемпературного бедного горения.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в том, что получены диапазоны критериев устойчивого положения пламени при сжигании стандартных и нестандартных топливных газов в газотурбинных энергоустановках малой мощности. Практическая значимость работы состоит в возможности использования камеры сгорания без зоны разбавления в МГТУ и в снижении эмиссии вредных веществ при низкотемпературном бедном горении.

Основные результаты диссертационной работы получены в рамках выполнения НИР, финансируемых Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 16-48-590072/16 от 16.04.2016 г.), хоздоговора между ПНИПУ и АО

«Протон-ПМ» №2012/380 (13257/12) от 17.09.2012, в рамках программы «Приоритетные направления ПНИПУ на 2020-2030 гг.» и в рамках НОЦ Пермского края «Рациональное недропользование».

Методология и методы исследования. В диссертационном исследовании был проведен анализ работы газотурбинных установок и газотурбинных энергоустановок малой мощности на стандартных и нестандартных видах углеводородного топлива. Используя комбинацию обзора литературы, инженерного и численного моделирования процессов внутри камеры сгорания, а также термодинамического моделирования МГТУ и экспериментальных исследований горения, были получены результаты, показывающие влияние предварительного подогрева топливного газа и воздуха на эмиссионные и газодинамические характеристики процесса горения.

Основные методы исследования заключаются в следующем:

1) Аналитический обзор литературы применен для выявления и анализа применяемых на практике и перспективных или находящихся в разработке способов разработок МЭКС на стандартных и нестандартных углеводородных топливных газах;

2) Инженерное моделирование использовано для расчетных оценок влияния внешнего подогрева компонентов на газодинамические и эмиссионные характеристики горения, для определения концентрационных пределов горения, для определения геометрических и режимных характеристик КС;

3) Численное моделирование использовано для определения параметров рабочего процесса и эмиссии по объему и в выходном сечении КС и для определения положения фронта пламени с целью выработки критериев устойчивости горения;

4) Термодинамический анализ применен для исследования режимных параметров узлов и агрегатов МГТУ при наличии в ее составе подогревателя топливного газа и воздуха;

5) Экспериментальные исследования использованы для верификации расчетных и экспериментальных данных по концентрационным пределам горения, температурам в камере сгорания и выбросам КОх и СО с подогревом или без подогрева топливного газа и для подтверждения устойчивого положения пламени.

Личный вклад автора. Общее направление расчетно-экспериментальных исследований определялось научным руководителем, доктором технических наук,

профессором Бульбовичем Романом Васильевичем. Автор совместно с сотрудниками кафедры "Ракетно-космическая техника и энергетические системы" ПНИПУ участвовал в научных исследованиях в рамках грантов, в рамках исследовательских и экспериментальных работах, реализуемых ПНИПУ, в рамках НОЦ Пермского края «Рациональное природопользование» и по приоритетным направлениям ПНИПУ на 2020-2030 гг. Автором лично:

1) Получены концентрационные пределы горения нестандартных топливных газов разного состава и теплопроизводительности, а также при разных условиях подачи компонентов в камеру сгорания;

2) Выявлено и проанализировано влияние внешнего подогрева компонентов на концентрационные пределы горения, газодинамические и эмиссионные характеристики горения;

3) Проанализированы условия устойчивого положения пламени для стандартных и нестандартных углеводородных топлив. Получен и экспериментально подтвержден диапазон критерия устойчивости;

4) Проведен термодинамический анализ параметров МГТУ и камеры сгорания при наличии в составе МГТУ подогревателя;

5) Составлена программа испытаний по теме диссертации и проведен анализ полученных экспериментальных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Инженерная методика определения параметров газотурбинной энергоустановки малой мощности с внешним подогревом топливного газа;

2) Результаты расчетных исследований газодинамических и эмиссионных характеристик горения стандартных и нестандартных топливных газов с внешним подогревом топливного газа и воздуха;

3) Результаты экспериментальных исследований по определению концентрационных пределов горения нестандартных топливных газов;

4) Результаты экспериментальных исследований по характеристикам низкотемпературного бедного горения.

Степень достоверности результатов. Достоверность результатов инженерного моделирования обеспечивается верификацией расчетных и экспериментальных данных по концентрационным пределам горения, температурой в зоне пламени и

эмиссией окислов азота и углерода. Достоверность результатов численного моделирования обеспечивается применением хорошо себя зарекомендовавшего и общепризнанного программного комплекса ANSYS с академической лицензией. Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивается применением современного оборудования с высокой точностью фиксации измеряемых параметров.

Апробация полученных результатов. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались наследующих конференциях:

- Тринадцатая международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия - 2018» (г. Иваново, 2018 г.);

- XXIII Международная научно-техническая конференция «Приоритетные направления развития и технологий» (г. Тула, 2018 г.);

- XX Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2019» (г. Пермь, 2019 г.);

- Научно-техническая конференция молодых специалистов ПАО «НПО Искра» (г. Пермь, 2019 г.);

- XXI Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2020» (г. Пермь, 2020 г.);

- XLVII Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения - 2021» (г. Москва, 2021 г.);

- XXII Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2021» (г. Пермь, 2021 г.);

- 20-я Международная конференция «Авиация и космонавтика» (г. Москва, 2021 г.);

- XLVIII Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения - 2022» (г. Москва, 2022 г.).

- XXIII Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2022» (г. Пермь, 2022 г.);

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в печатных изданиях: 8 работ опубликованы в изданиях из перечня ВАК РФ; 9 работ опубликованы в журналах, индексируемых базами Scopus и Web of Science.

Соответствие паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 2.5.15 «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов» по п. 1. «Теория и рабочий процесс тепловых и электроракетных двигателей летательных аппаратов, а также силовых и энергетических установок, их узлов и систем. Оптимизация схем и параметров двигателей»; п. 2. «Характеристики тепловых, электроракетных двигателей летательных аппаратов и их энергетических установок, отдельных узлов и систем при различных условиях их использования»; п. 16. «Методы расчетов воздействия тепловых и электроракетных двигателей на окружающую среду и анализ путей его уменьшения».

Автор выражает особую благодарность своему научному руководителю Бульбовичу Роману Васильевичу за постановку задачи и научное руководство. Автор выражает особую благодарность доценту кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Бачеву Николаю Леонидовичу за ценные советы и замечания, внимание, проявленное к работе. Автор выражает благодарность старшему преподавателю кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Матюнину Олегу Олеговичу за помощь в численном моделировании горения, а также коллективу кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» и лично доценту, к.т.н. Павлоградскому Виктору Васильевичу за ценные замечания, полезные советы и методическую помощь.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация объемом 168 страницы состоит из введения и 4 глав, заключения, списка используемых источников информации, приложения. Работа содержит 74 рисунков и 39 таблицы. Список используемых источников информации включает 127 наименований.

Глава 1 Обзор и обобщение научно-технической информации по организации малоэмиссионного низкотемпературного бедного горения в камерах сгорания

газотурбинных энергоустановок

При конвертировании уже готовых или при разработке новых газотурбинных энергоустановок для сжигания разнородных по теплопроизводительности и составу нестандартных топливных газов и для сжигания стандартных топливных газов крайне важной является информация по существующим способам модификаций газотурбинных энергоустановок, по прогнозированию концентрационных пределов горения в реальных условиях эксплуатации, по способам организации устойчивого турбулентного горения и по обеспечению малой эмиссии вредных веществ в КС ГТУ.

1.1 Проблемы сжигания разнородных по составу и теплопроизводительности нестандартных топливных газов

1.1.1 Модификация стандартных газотурбинных установок для работы

с нестандартными топливными газами

К нестандартным топливным газам с различным составом и теплотворной способностью относятся синтез-газы, получаемые воздушной или паровой газификацией твердого топлива, побочные продукты металлургической, химической, нефтяной и газовой промышленности (так называемые промышленные газы), био-газ, рудничный газ, торфяные газы и газы свалок. В таблице 1.1 представлены данные по составу ряда нестандартных топливных газов и их теплотворной способности [1].

Проблема сжигания попутного нефтяного газа в последнее время особенно остро стоит перед предприятиями нефтегазодобычи. Попутный нефтяной газ представляет собой углеводородный газ, находящийся в растворенном состоянии в нефтяных залежах и выделяющийся из нефти при снижении давления. Основными компонентами попутного газа являются углеводороды: метан, этан, пропан, бутан, пентан и гексан. В составе газа также присутствуют углекислый газ, азот,

сероводород и меркаптаны. Попутный газ может иметь разную теплотворную способность и компонентный состав в зависимости от месторождения и временного периода.

Таблица 1.1 - Состав и теплопроизводительность нестандартных топливных газов

Виды топлива Аммиак СН4, % Угарный газ СО, % Водород Н2, % Углекислый газ СО2, % Азот N2, % Теплотворная способность Q, МДж/нм3

Природный газ 10,0 - 30,0 0 0 0 70,0 - 90,0 36,0 - 43,2

Биогаз 5,0 20,0 15,0 10,0 50,0 5,4

Рудничный газ 25,0 0 0 10,0 65,0 9,0

Продукты газификации древес- 5,0 15,0 15,0 15,0 50,0 3,6

ного топлива

Газ сточных вод 35,0 0 0 55,0 10,0 12,7

Торфяные газы и газы мусорных 25,0 0 0 45,0 10,0 9,0

свалок

При увеличении в составе нефтяного газа доли балластных компонентов (N2, Ш2, гелий) начинают сужаться концентрационные пределы воспламенения. Пламя перестает распространяться в смесях, находящихся за пределами этих концентрационных границ, так как происходит рост тепловых потерь на нагрев инертных компонентов. В Приложении А показаны составы нефтяных газов различных месторождений РФ, расположенные по возрастанию азота N2 [2].

Внутри состава нефтяного газа тяжелые углеводороды, такие как пентан и гек-сан, а также более высокие, при поступлении в камеру сгорания энергоустановки могут находиться в конденсированном состоянии. Также влага, содержащаяся в водяных парах, может привести к образованию жидких фракций. Влияние этих жидких углеводородов на процесс сгорания заключается в потенциальной возможности распространения пламени вверх по потоку, что обозначается термином «проскок пламени». Для более глубокого понимания проблемы представлены данные о составах нефтяных газов различных месторождений России в Приложении Б. Таблица составлена по увеличению содержания углеводорода С5Н12 [2]. Это позволяет более детально изучить характеристики газов и рассмотреть влияние содержания тяжелых

углеводородов на потенциальные риски проскока пламени в системе сгорания энергоустановок.

При увеличении содержания сероводорода H2S в составе НГ в продуктах сгорания возрастает концентрация оксидов серы SOx, что может привести к усилению коррозионного разрушения конструкционных элементов по "горячему" тракту энергоустановки. В Приложении В показаны составы нефтяных газов различных месторождений РФ, и таблица составлена по возрастанию H2S [2].

На сегодняшний день в разработке находятся порядка 20 газотурбинных энергоустановок с использованием синтез-газа [3, 4] и более 60 газотурбинных энергоустановок с использованием нестандартных (промышленных) газов в качестве топлива. Для сжигания нефтяных газов в РФ в большинстве случаев используются зарубежные установки типа Capstone, которые изначально разработаны для природного газа, так как отечественные установки для сжигания НГ отсутствуют.

Информационно-аналитический обзор показывает, что для утилизации нестандартных топливных газов предлагается использовать модифицированные газотурбинные энергоустановки, изначально разработанные для природного газа. Объем и уровень модификации определяются составом и теплопроизводительно-стью нестандартных топливных газов.

Известно, что на сегодняшний день в передовых разработках ГТУ на природном газе стремятся использовать КС с предварительным смешением компонентов. Но все же, при работе ГТУ в основном используются диффузионные камеры сгорания для сжигания нестандартных топливных газов [5, 6, 7]. Применение диффузионного горения дает возможность избежать большинства проблем, возникающих при гомогенном горении (проскок пламени, самовоспламенение компонентов и др.).

В работах [5, 8, 9] описаны особенности работы и мероприятия, необходимые для модификации ГТУ для утилизации нестандартных топливных газов. Как видно из таблицы 1.2 [8], объем необходимой модификации стандартной ГТУ в значительной степени зависит от теплотворной способности топлива.

При проектировании газотурбинных установок для использования нестандартных видов топлива с различной теплопроизводительностью разработчики стремятся сохранить неизменной конструкцию турбины. Если нестандартные газы имеют теплопроизводительность от 8 до 20 МДж/нм3, объем модификации

энергетической установки может оставаться незначительным. При адаптации обычной энергетической установки под нестандартное топливо с теплопроизводительно-стью от 2,5 до 8,0 МДж/нм3, модификации подвергаются камера сгорания, топливная система и воздушный компрессор.

Таблица 1.2 - Объем модификации ГТУ в зависимости от теплоты сгорания топлива

Элемент ГТУ Удельная теплота сгорания топлива

Стандартная (природный газ) 35,5 МДж/нм3 Средняя (нестандартный газ) 8,0-20,0 МДж/нм3 Низкая (нестандартный газ) 2,5-8,0 МДж/нм3

Конструкция элемента ГТУ

Воздушный компрессор Не изменяется Не изменяется Модификация

Камера сгорания Не изменяется Не изменяется (или незначительная модификация) Модификация

Турбина Не изменяется Без изменений Не изменяется

Топливная система Не изменяется Не изменяется (или незначительная модификация) Модификация

Модификация воздушного компрессора осуществляется следующим образом: уменьшение теплопроизводительности нестандартных газовых топлив приводит к увеличению расхода топлива и уменьшению расхода воздуха для поддержания постоянной температуры на входе в турбину. В зоне горения расход воздуха обычно уменьшают тремя способами:

- Уменьшение производительности воздушного компрессора путем обрезки лопаток до необходимой высоты [8];

- Отбор части воздуха после компрессора для использования в других агрега-тах[10];

- Снижение производительности компрессора с помощью прикрытия входного направляющего аппарата [11].

Модификация камеры сгорания и системы топливной подачи. Диффузионный режим горения нестандартных топливных газов ведущими разработчиками производится разными способами [8, 12, 13, 14].

Предложения фирмы Mitsubishi Power заключаются в изменении размеров проходных сечений каналов для подачи топливного газа и воздуха при сжигании нестандартных газов с низкой теплопроизводительностью. Предлагается увеличение диаметра камеры сгорания для предотвращения увеличения длины факела, вызванного понижением теплопроизводительности [8, 9]. Чтобы сохранить на прежнем уровне потери давления в системе подачи топливного газа, потребуется значительное увеличение диаметра топливопровода и общей металлоемкости. Необходим выбор оптимального уровня потерь давления, который не приводил бы к чрезмерному росту стоимости трубопровода и арматуры.

Предложения фирмы Mitsubishi Power при сжигании нестандартных газов с высокой теплопроизводительностью сводятся к следующему. Камеры сгорания снабжаются горелочными устройствами с многофорсуночной, микроструйной подачей топливного газа и воздуха с большой скоростью [12, 15]. Возникает зона отрыва факела из-за большой скорости истечения топливного газа и воздуха, где протекает интенсивное перемешивание топливного газа и воздуха.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шилова Алена Алексеевна, 2024 год

Список используемых источников информации

1. Leicher, J. Development of a Burner System for Use of Low Calorific Fuel Gases in Micro Gas Turbines / J. Leicher, A. Giese, K. Gorner, V. Scherer, T. Schulzke // Proceedings of the European Combustion Meeting, Cardiff, England, 2011. 5 p.

2. Ермаков, В.И. Геология и геохимия природных горючих газов: справочник / В.И. Ермаков, Л.М. Зорькин, В.А. Скоробогатов, В.И. Старосельский / М.: Недра, 1990. 315 с.

3. Абаимов, Н.А. Анализ технологических решений для ПГУ с внутрицикло-вой газификацией угля: монография / Н.А. Абаимов [и др.]. / Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2016. 564 с.

4. Рыжков, А.Ф. Анализ работы парогазовых установок с внутрицикловой газификацией угля: учебное пособие для студентов вуза, обучающихся по направлению подготовки 13.03.01, 13.04.01 - Теплоэнергетика и теплотехника / А.Ф. Рыжков, П.С. Филиппов, Т.Ф. Богатова / Екатеринбург: Уральский федеральный университет, 2019. 168 с.

5. Tanaka, K. Gas Turbine Combustor Technology Contributing to Environmental Conservation / K. Tanaka, K. Nishida, W. Akizuki // Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, 2009. V. 46. № 2. P. 6-12.

6. Мюллер, П. Исследование процессов горения синтетического газа в ГТУ / П. Мюллер, Д. Уинклер, Т. Гриффин, С. Даниэле, П. Янсон // Газотурбинные технологии. 2009. № 7. С. 18-24.

7. Sayad, P. Experimental investigations of the lean blowout limit of different syngas mixtures in an atmospheric, premixed, variable-swirl burner / P. Sayad, A. Schonborn, J. Klingmann // Energy Fuels, 2013. V. 27. P. 2783-2793.

8. Komori, T. Design for F Class Blast Furnace Gas Firing 300 MW Gas Turbine Combined Cycle Plant [Электронный ресурс] / T. Komori, H. Hara, H. Arimura, Y. Kitauchi // Proceedings of the International Gas Turbine Congress 2003, Tokyo, 2003. 8 p. URL: https://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2003/00916/pdf/igtc2003tokyo_ts103.pdf.

9. Komori T. Development of Leading Technology for a Low-BTU Gas-firing Gasturbine Combined-cycle Plant at a Steelworks / T. Komori, N. Yamagami, Y. Shimamura // Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, 2011. V. 48. № 3. P. 24-28.

10. Frey, H.C. Improved System Integration for Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) Systems / H. C. Frey, Y. Zhu // Environmental Science & Technology, 2006. V. 40. № 5. Р. 1693-1699.

11. Jones, D. Optimal design and integration of an air separation unit (ASU) for an integrated gasification combined cycle (IGCC) power plant with CO2 capture / D. Jones, D. Bhattacharyya, R. Turton, S. E. Zitney // Fuel Processing Technology, 2011. V. 92. № 9. P. 1685-1695.

12. Asai, T. Performance of Multiple-Injection Dry Low-NOx Combustors on Hydrogen-Rich Syngas Fuel in an IGCC Pilot Plant / T. Asai, S. Dodo, M. Karishuku, N. Yagi, Y. Akiyama, A. Hayashi // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2015. V. 137. № 9. P. 091504.

13. Jones, R. M. IGCC gas turbines for refinery applications / R. M. Jones, N. Z. Shilling // GE Power Systems, 2003. 16 p.

14. Bonzani, F. Operating experience of high flexibility syngas burner for IGCC power plant / F. Bonzani, P. Gobbo // Proceedings of ASME Turbo Expo 2007: Power for Land, Sea and Air, 2007. P. 65-71.

15. Dodo, S. Dry Low-NOx Combustion Technology for Novel Clean Coal Power Generation Aiming at the Realization of a Low Carbon Society / S. Dodo, M. Karishuku, N. Yagi, T. Asai, Y. Akiyama // Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, 2015. Vol. 52. № 2. Р. 24-31.

16. Trommer, G. Gernsheim«Was ist dran an Premix?». Gasbrenner mit Vormischung / G. Trommer, M. Walz // HLH Lüftung, Klima, Heizung, Sanitär, 2006. №12.

17. Betriebsanleitung Gasbrenner Cuenod [Электронный ресурс] // Cuenod. URL: http://interma.spb.ru/files/uploads/Old%20NC9GX207-instr.pdf (дата обращения 20.06.2022)

18. Flamme, M. New combustion systems for gas turbines (NGT) / M. Flamme // Applied Thermal Engineering. 2004. Vol. 24. Issues 11-12. P. 1551-1559.

19. Рекуперативные горелки Recufire [Электронный ресурс] // IBS-Industrie-Brenner-Systeme GmbH. URL: https://furnace.kiev.ua/uploads/IBS/ibs_recufire_ru.pdf (дата обращения 20.06.2022)

20. Ольховский, Г.Г. Разработка отечественной ПГУ с газификацией угля / Г.Г. Ольховский, С.И. Сучков, П.А. Березинец, А.Н. Епихин, И.О. Крылов,

И.Г. Луговская, А.А. Сомов, В.Н. Гудков, А.А. Заикин // Теплоэнергетика, 2010. № 2. С. 19-26.

21. Сулимов, Д.Д. Газотурбинные установки ОАО «Авиадвигатель» для работы на синтез-газе, полученном в результате газификации угля / Д.Д. Сулимов // Теплоэнергетика, 2010. № 2. С. 27-29.

22. Гордеев, С.И. О предпроектной проработке гибридной угольной ПГУ с воздухонагревателем / С.И. Гордеев, Н.В. Вальцев, Т.Ф. Богатова, Е.И. Левин,

B.Л. Шульман, А.Ф. Рыжков, Н.А. Абаимов // Электрические станции, 2012. № 10.

C. 17-21.

23. Рыжков, А.Ф. Разработка низкотемпературных реакторов термохимической конверсии для угольной энергетики / А.Ф. Рыжков, Т.Ф. Богатова, Н.В. Вальцев, С.И. Гордеев, Г.И. Худякова, П В. Осипов, Н.А. Абаимов, Н.В. Чернявский, В.Л. Шульман // Теплоэнергетика, 2013. № 12. С. 47-55.

24. Drnevich, R.F. Method of maintaining a fuel Wobbe index in an IGCC installation / R. F. Drnevich, T. M. Raybold // United States Patent US 7.690,204 B2 from April 6, 2010.

25. Померанцев, В.В. Основы практической теории горения: учебное пособие для вузов / В.В. Померанцев, К.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов; под ред. В.В. Померанцева - 2-е изд., перераб. и доп. / Л.: Энергоатомиздат, 1986. 312 с.

26. Рыжков, А.Ф. Повышение эффективности использования доменного газа на металлургических предприятиях России / А.Ф. Рыжков, Е.И. Левин, П.С. Филиппов, Н.А. Абаимов, С.И. Гордеев // Металлург, № 1. С. 26-34.

27. Шульман, В.Л. Развитие топочных технологий в российской энергетике: учебное пособие / В.Л. Шульман, А.Ф. Рыжков, Т.Ф. Богатова [и др]; [научный редактор Б.В. Берг] / Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2016. 504 с.

28. А газ и ныне там // Нефть и капитал, 2008. №1-2. С. 50-51.

29. Зуева, О.А. Концентрационные пределы горения попутных нефтяных газов / О.А. Зуева. // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2014. № 37. С. 140-153.

30. Зуева, О.А. Пределы устойчивого горения нефтяных газов / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович // Нефтяное хозяйство, 2014. 1089. С. 64-66.

31. Зуева, О.А. Выбор геометрических и режимных параметров камеры сгорания для утилизации попутного нефтяного газа / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2013. №34. С. 40-51.

32. Зуева, О.А. Выбор геометрических, режимных и тепловых параметров высокоресурсной камеры сгорания для утилизации ПНГ / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Газовая промышленность, 2013. № 698. С. 94-97.

33. Зуева, О.А. Теплообмен в камере сгорания для утилизации попутного нефтяного газа / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2013. №34. С. 52 - 63.

34. Хзмалян, Д.М. Теория горения и топочные устройства / Д.М. Хзмалян, Я.А. Каган / М.: Энергия, 1976. 487с.

35. Розловский, А.И. Основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами / А.И. Розловский / М.: Химия, 1980. 324 с.

36. Блинов, Е.А. Топливо и теория горения / Е.А. Блинов / СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007. 119 с.

37. CaueCaina Mohler dos Santos. Flammability limits of iso-butanol/iso-octane/n-heptane blends / CaueCaina Mohler dos Santos, Everton Zanoelo // Fire Safety Journal, 2017, vol. 88, P. 40-44.

38. Tingguang, Ma. A thermal theory for estimating the flammability limits of a mixture / Tingguang Ma // Fire Safety Journal, 2011, vol. 46, Issue 8, P. 558-567.

39. Horng-Jang, Liaw. A model for predicting temperature effect on flammability limits / Liaw Horng-Jang, Chen Kuan-Yu // Fuel, 2016. vol. 178.P. 179-187.

40. Andrés, Z.M. Method for determination of flammability limits of gaseous compounds diluted with N2 and CO2 in air / Z.M. Andrés, A. de C. Jr. Joao, R.C. Christian // Fuel, 2018, vol. 226, P. 65-80.

41. Liao, S.Y. Experimental study of flammability limits of natural gas-air mixture / S.Y. Liao, Q. Cheng, D.M. Jiang, J. Gao // Journal of Hazardous Materials, 2005. vol. 119. Issues 1-3. P. 81-84.

42. Gan, C. Experimental study of flammability limits of methane/air mixtures at low temperatures and elevated pressures / C. Gan, L. Zili, Y. Chao // Fuel, 2016. vol. 181. P. 1074-1080.

43. Wang, T. Effects of flammable gases on the explosion characteristics of CH 4 in air / T. Wang, Z. Luo, H. Wen, F. Cheng, J. Deng, J. Zhao, Z. Guo, J. Lin, K. Kang, W. Wang // Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2017. vol. 49. Part B. P. 183-190.

44. Zamashchikov, V.V. On the Flammability Limit / V.V. Zamashchikov // Combustion Explosion and Shock Waves, 2018. vol. 54. Issue 4.P. 393-397.

45. Михайлов, А.И. Рабочий процесс и расчет камер сгорания газотурбинных двигателей / А.И. Михайлов и [др.] / М.: Оборонгиз, 1959. 286 с.

46. Мингазов, Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей / Б.Г. Минга-зов / Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева (КАИ), 2006. 219 с.

47. Талантов, А.В. Основы теории горения / А.В. Талантов / М.: Машиностроение, 1975. 251 с.

48. Щукин, В.А. Нормальная скорость распределения пламени при двухста-дийном процессе горения / В.А. Щукин, А.В. Мосин, А.Ф. Кузин, А.В. Талантов // Казанский авиационный институт. Труды КАИ Выпуск 124, 1970 г. № 124. С. 50-58.

49. Хаблус Ахмед. Моделирование процесса сгорания топлива в камерах сгорания ГТД / Мингазов Б.Г., Хаблус Ахмед // Авиационно-космическая техника и технология. Харьков, Харьковский авиационный институт, 2004. С.51-53.

50. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д. А. Франк-Каменецкий / М.: Интеллект, 2008. 204 с.

51. Груздев, В.Н. Оценка эффективности сгорания по результатам объемного газового анализа / В.Н. Груздев // Известия высших учебных заведений «Авиационная техника»,1969. №4. С. 68-79.

52. Груздев, В.Н. Аналитическое представление основных характеристик процесса горения гомогенных топливоздушных смесей / В.Н. Груздев // Горение в потоке: Сб. ст. Казань, 1982. С. 44-50

53. Damkohler, G. Der Einfluss des Turbulenz auf die Flammengeschwindigkeit in Gasgemischen / Damkohler G. // Zeitschrift Elektrochemie und angewandte Chemie, 1940. Vol. 46. P. 601-626.

54. Щелкин, К.И. Газодинамика горения / К.И. Щелкин, Я.К. Трошин / М., Изд-во АН СССР, 1963. 255 с.

55. Талантов, А.В. Горение в потоке / А.В. Талантов / М.: Машиностроение, 1978. 160 с.

56. Раушенбах, Б.В. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей / Б.В. Раушенбах, С. А. Белый, И.В. Беспалов,

B.Я. Бородачев, М.С. Волынский, А.Г. Прудников / Москва: Машиностроение, 1964. 526 с.

57. Зельдович, Я.Б. К теории теплонапряженности протекания изотермической реакции в струе / Я.Б. Зельдович // Журнал технической Физики, 1941. Т. 11.

C. 493-500.

58. Щетинков, Е.С. Физика горения газов / Е.С. Щетинков / М.: Наук, 1965.

739 с.

59. Янковский, В.М. Методика определения границ зоны горения в турбулентном потоке / В.М. Янковский, В.А. Щукин, А.Ф. Кузин, В.В. Голубев, А.В. Талантов // Казанский авиационный институт. Труды КАИ. Выпуск 124, 1970. № 124. C. 9-24.

60. Щукин, В.А. Скорость распространения пламени в турбулентном потоке при двухстадийном процессе горения / В.А. Щукин, А.В. Мосин, А.В. Талантов // Известия высших учебных заведений «Авиационная техника», 1970. №1. С. 138-147

61. Кузин, А.Ф. Влияние начальной температуры на основные характеристики горения в турбулентном потоке однородной смеси / А.Ф. Кузин, В.М. Янковский, В.А. Аполлонов, А.В. Талантов // Горение и взрыв,1972. С. 431-436,

62. Варнатц, Ю. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл / М.: ФИЗМАТ-ЛИТ, 2003. 352 с.

63. Lewis, G.D. Prediction of NOx Emissions. / G.D. Lewis // ASME 1981 International Gas Turbine Conference and Products Show, 1981. P. 5. https://doi.org/10.1115/81-GT-119.

64. Lewis, G.D. New Understanding of NOx Formation / G.D. Lewis // Tenth International Symposium on Air Breathing Engines, ISABE 91-7064, Nottingham, UK, AIAA, Washington, DC, 1991. P. 625-629.

65. Balken, L.E. Parametric Modelling of Exhaust Gas Emission from Natural Gas Fired Gas Turbines / L.E. Balken, L. Skogly // American Society of Mechanical Engineers, 1995. P.7-10.

66. Rokke, NA. Pollutant Emissions from Gas Fired System / NA. Rokke, JE. Hustard, S. Berg // The Foundation for Scientific and Industrial Research at the Norwegian Institute of Technology, Trondheim, Norway, 1993. P.8-9.

67. Комаров, Е.М. Методы уменьшения эмиссии вредных веществ в КС ГТД и ГТУ / Е.М. Комаров // Машиностроение и компьютерные технологии, 2018. № 05. С. 9-29.

68. Rizk, N.K. Semi analytical Correlations for NOx, CO, and UHC Emissions / N.K. Rizk, H.C. Mongia // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Transactions of the ASME, 1993. № 115(3). P. 612-619.

69. Гайворонский, А.И. Влияние геометрии камеры сгорания на экологические и экономические показатели газового двигателя: Обзорная информация / А.И. Гайворонский, Д.А. Савченков / М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2006. 80 с.

70. Lefebvre, A.H. Fuel Effects on Gas Turbine Combustion - Liner Temperature, Pattern Factor and Pollutant Emissions / A.H. Lefebvre // AIAA/SAE/ASME 20th Joint Propulsion Conference. Journal of Aircraft, ed. AIAA, New York, NY, USA, Cincinnati, OH, 1984. Vol 21. № 11. P. 887-898.

71. Соболев, А.Г. Микротурбины FlexEnergy для электростанций и мини-ТЭС / А.Г. Соболев, С.А. Фоменко // Турбины и дизели. 2011. № (36). С. 36-40.

72. Бетинская, О.А. Расчетные исследования внутрикамерного процесса при утилизации нефтяного газа / О.А. Бетинская, Н.Л. Бачев, О.О. Матюнин, Р.В. Буль-бович, Н.Ю. Бачева // Нефтяное хозяйство, 2017. №7. С. 86-89.

73. Зуева, О.А. Разработка газотурбинной установки для утилизации нефтяного газа с выработкой электрической и тепловой энергии на малодебитных месторождениях / О.А. Зуева, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович, А.М. Клещевников // Нефтяное хозяйство, 2014. вып. 1084. С.98-101.

74. ГОСТ 12.1.039-82. Пожарная безопасность. Методы расчета концентрационных пределов воспламенения газов и паров / М.: Издательство стандартов, 1983. 17с.

75. Шилова, А.А. Определение коэффициентов избытка воздуха на верхнем и нижнем пределах горения забалластированных нефтяных газов / А.А. Шилова, Н.Ю. Бачева // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2018. № 53. С. 77-85.

76. Бачев, Н.Л. Расчетно-экспериментальные исследования концентрационных пределов горения попутных нефтяных газов / Н.Л. Бачев, О.О. Матюнин, Р.В. Бульбович, О.А. Бетинская, А.А. Шилова // Проблемы региональной энергетики. 2019. № 2 (43). С. 39-47.

77. Ермаков, В.И. Геология и геохимия природных горючих газов: справочник / В.И. Ермаков, Л.М. Зорькин, В.А. Скоробогатов, В.И. Старосельский // М.: Недра, 1990. 315 с.

78. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели / М.В. Добровольский / М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 488 с.

79. Бакластов, А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатации теплообменных установок: Учеб. пособие для вузов / А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г. Удыма / М.: Энергоиздат, 1981. 336 с.

80. Иноземцев, А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учеб. / А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрац-кий / М.: Машиностроение, 2008. Т. 2. 368 с.

81. Гриценко, Е.А. Конвертирование авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения / Е.А. Гриценко, В.П. Данильченко, С.В. Лукачев // Самара: Изд-во Самарский научный центр РАН, 2004. 267 с.

82. Бетинская, О.А. Организация рабочего процесса в универсальной камере сгорания газотурбинной установки для утилизации попутного нефтяного газа: дис. ...канд. тех. наук (специальность: 05.04.12 - Турбомашины и комбинированные тур-боустановки) / О.А. Бетинская. - Пермь, 2017. 146 с.

83. Матюнин, О.О. Анализ геометрических и тепловых характеристик высокоресурсной утилизационной камеры сгорания / О.О. Матюнин, А.А. Шилова, Н.Л. Бачев, Р.В. Бульбович // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2018. № 52. С. 85-96.

84. Булысова, Л.А. Экспериментальные исследования модельной двузонной малоэмиссионной камеры сгорания ГТУ средней мощности / Л.А. Булысова,

B.Д. Васильев, М.Н. Гутник, К.С. Пугач, М.М. Гутник, А.Л. Берне // Электрические станции, 2019. № 9 (1058). С. 2-7.

85. James C. Massey. Lean Flame Root Dynamics in a Gas Turbine Model Com-bustor / James C. Massey, Zhi X. Chen, Nedunchezhian Swaminathan // Combustion Science and Technology, 2019. vol. 191. P. 1019-1042.

86. Нугуманов, А.Д. Анализ мирового опыта регулирования газотурбинных двигателей с низкоэмиссионной камерой сгорания по режимам мощности и в климатическом диапазоне / Нугуманов А.Д., Сипатов А.М., Назукин В.А. // X Международная научно-техническая конференция «Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей»: сб. трудов. Самара: Изд-во Самарский университет, 2017.

C.81-84.

87. Inanc, E. Studying transient jet flames by high-resolution LES using premixed flamelet chemistry / E. Inanc, F. Proch, A.M. Kempf // Direct and Large-Eddy Simulation XI. ERCOFTACSeries, 2019. vol. 25. P. 237-243

88. Bulysova, L.A. Experimental investigation of NOx emission from a sequential combustor with the kinetic second zone / L.A. Bulysova, V.D. Vasilev, M.N. Gutnik, A.L. Berne // Thermal Engineering, 2019. V. 66. № 7. P. 498-504.

89. Bulysova, L.A. Experimental studies of nox emissions in sequential fuel combustion with a diffusion second zone / L.A. Bulysova, V.D. Vasilev, M.N. Gutnik, A.L. Berne // Thermal Engineering, 2019. V. 66. № 6. P. 402-408.

90. Булысова, Л.А. Обеспечение малоэмиссионной работы камеры сгорания в широком диапазоне климатических условий применительно к авиапроизводным ГТУ / Л.А. Булысова, А.Г. Тумановский, М.Н. Гутник, В.Д. Васильев, А.М. Сипатов, А.Д. Нугуманов // Электрические станции, 2019. № 12 (1061). С. 20-22.

91. Булысова, Л. А. Научные проблемы и достижения в разработке и исследовании камер сгорания ГТУ / Л. А. Булысова, В. Д. Васильев // Электрические станции, 2023. № 2 (1099). С. 2-6.

92. Шаймарданов, Т. В. Влияние режимных параметров ГТУ на уровень эмиссии вредных веществ / Т. В. Шаймарданов, Н. С. Сенюшкин // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, 2019. Т. 1. С. 160-163.

93. Цыбизов, Ю.И. Технология малоэмиссионного сжигания топлива и конструктивный облик камеры сгорания газотурбинной установки / Ю.И. Цыбизов, Д.Д. Тюлькин, И.Е. Воротынцев // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2020. Т. 19, N0 2. С. 107-120.

94. Евдокимов, О.А. Экспериментальное исследование вихревого противо-точного горелочного модуля с двухступенчатой подачей воздуха / О.А. Евдокимов, А.И. Гурьянов, С.В. Веретенников, У.П. Мухоммедов, А.А. Шайкина // Тепловые процессы в технике, 2023. Т. 15. № 1. С. 3-12.

95. Кононова, В. В. Экспериментальное исследование горения смешанного и синтетического топлива в противоточном горелочном модуле / В.В. Кононова,

A.И. Гурьянов // Труды международного симпозиума «Надежность и качество», 2018. Т. 1. С. 173-177.

96. Нугуманов, А. Д. Методика экспериментальной доводки низкоперепад-ных камер сгорания газотурбинных установок по экологическим нормам: дис. канд. техн. наук (специальность 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов) / А.Д. Нугуманов. Пермь, 2022. 132 с.

97. Берлин, А.А. Расширение пределов горения в пористой горелке с помощью внешнего подогрева / А.А. Берлин, А.С. Штейнберг, С.М. Фролов, А.А. Беляев,

B.С. Посвянский, В.Я. Басевич // Доклады Академии наук, 2006. Т. 406. № 6. С. 1-6.

98. Гусев. П.А. Экспериментальное исследование расширения бедного предела горения метана с помощью внешних воздействий на физико-химические процессы в зоне прогрева пламени / П.А. Гусев, С.М. Фролов, О.Г. Скрипник,

A.С. Штейнберг, А.А. Берлин // Горение и взрыв, 2009. вып. 2. С. 7-11.

99. Фролов, С.М. Наука о горении и проблемы современной энергетики / С.М. Фролов // Российский химический журнал, 2008. Т. 52. № 6. С. 129-133.

100. Рахметов, А.Н. Новый тип малоэмиссионных камер сгорания для газотурбинных установок на основе объемных проницаемых матриц / А.Н. Рахметов,

B.М. Шмелев, А.А. Захаров, В.С. Арутюнов // Горение и взрыв, 2013. № 6. С. 61-64.

101. Арутюнов, В.С. Моделирование поверхностного горения на плоской пористой матрице / В.С. Арутюнов, А.А. Беляев, Б.В. Лидский, А.В. Никитин, В.С. Посвянский, В.М. Шмелев // Горение и взрыв, 2018. Т. 11. № 3. С. 12-20.

102. Николаев, В.М. Поверхностное горение в объемной матрице из пенометалла с керамическим покрытием / В.М. Николаев, В.М. Шмелев // Горение и взрыв, 2015. Т. 8. № 1. С. 50-56.

103. Рахметов, А.Н. Низкоэмиссионные камеры сгорания ГТУ на основе проницаемых объемных матриц / А.Н. Рахметов, В.М. Шмелев, В.С. Арутюнов // Горение и плазмохимия, 2013. Т. 11. № 2. С. 83-91.

104. Andrés, Z.M. Method for determination of flammability limits of gaseous compounds diluted with N2 and CO2 in air / Z.M. Andrés, A. de C. Jr. Joao, R.C. Christian // Fuel, 2018. V. 226. P. 65-80.

105. Бачев, Н.Л. Организация низкотемпературного бедного горения утилизируемого газа / Н.Л. Бачев, А.А. Шилова, О.О. Матюнин, Р.В. Бульбович // Проблемы региональной энергетики, 2020. № 3 (47). С. 56-68.

106. Алемасов, В.Е. Теория ракетных двигателей / В.Е. Алемасов [и др.] / М.: Машиностроение, 1980. 533 с.

107. Хаблус Ахмед Абдулмагид Махди. Исследование турбулентного горения применительно к камерам сгорания ГТД: дис. канд. техн. наук (специальность: 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов) / Хаблус Ахмед Абдулмагид Махди. - Казань, 2006. 119c.

108. Гилязов, М.Ш. Стабилизация пламени в газодинамических предкамерах / М.Ш. Гилязов, В.А. Костерин, Ф.К. Смородин // Сб. Горение в потоке, КАИ, Казань, 1970. С. 133-141.

109. Дунский, В.Ф. Исследование стабилизации пламени в следе за плохооб-текаемым телом / В.Ф. Дунский / Труды ЦИАМ, № 208, 1951. С. 9.

110. Тунаков, А.П. Методы оптимизации при доводке и проектировании газотурбинных двигателей / А.П. Тунаков / М.: Машиностроение, 1979. 184 с.

111. Диденко, А.А. Теория и расчет камер сгорания ВРД. Часть II. Оценка экологических показателей камер сгорания ГТД: учеб. пособие для курсового и дипломного проектирования / А.А. Диденко / Самара: Изд-во СГАУ. 2012. 54 с.

112. Диденко, А.А. Теория и расчет камер сгорания ВРД. Часть III. Тепловой и гидравлический расчеты камеры сгорания ГТД: учеб. пособие для курсового и дипломного проектирования / А.А. Диденко / Самара: Изд-во СГАУ. 2012. 62 с.

113. Пчелкин, Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей / Ю.М. Пчелкин / М.: Машиностроение, 1984. 280 с.

114. Лобода, Е.Л. Оценка масштабов турбулентности в пламени при диффузионном горении дизельного топлива / Е.Л. Лобода, О.В. Матвиенко, М.В. Агафон-цев, В.В. Рейно // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2016. № 4(42). С. 100-114. DOI 10.17223/19988621/42/9.

115. Стайич, О. Исследование горения различных топлив в камерах сгорания газотурбинных двигателей / О. Стайич, Б. Г. Мингазов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2022. № 71. С. 33-42. DOI 10.15593/2224-9982/2022.70.04.

116. Особов, В.И. Способ работы газотурбинной установки (варианты) и газотурбинная установка / В.И. Особов // Патент на изобретение РФ № 2095636 C1 от 27.10.1997.

117. Белокон, А.А. Система газотурбинного двигателя с рекуперацией и способ с применением каталитического горения / А.А. Белокон, Дж. Л. III Тачтон // Патент на изобретение РФ №2347143 C2. Бюлл. № 5от 20.02.2009.

118. Чепель, В.М. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий / В.М. Чепель, И.А. Шур / Ленинград: Недра. Ле-нингр. отд-ние, 1969. 478 с.

119. Шилова, А.А. Влияние состава и параметров подачи нефтяного газа на пределы горения в утилизационной камере сгорания. / А.А. Шилова, Р.В. Бульбович, Н.Л. Бачев, О.О. Матюнин // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2020. № 60. С. 64-71.

120. Потапов, В.И. Газотурбинная установка / В.И. Потапов, Т.Г. Мироненко, Г.Н. Зайченко, А.А. Русак // Патент на изобретение РФ № 2051285 C2 от 27.12.1995.

121. Бачев, Н.Л. Исследование характеристик низкотемпературного бедного горения в энергоустановках с внешним подогревом компонентов / Н.Л. Бачев, А.А. Шилова, О.О. Матюнин, О.А. Бетинская // Проблемы региональной энергетики, 2021. № 2 (50). С. 127-140.

122. Wang, G. Flame front stability of low calorific fuel gas combustion with preheated air in a porous burner / G. Wang, P. Tang, Y. Li, J. Xu, F. Durst // Energy, 2019. vol. 170.P. 1279-1288.

123. Мингазов, Б.Г. Внутрикамерные процессы и автоматизированная доводка камер сгорания ГТД / Б.Г. Мингазов / Казань: Изд-во Казан. Гос. Техн. Ун-та, 2000. 168 с.

124. Бакланов, А.В. Исследование процессов в камере сгорания конвертированного авиационного ГТД с целью улучшения его экологических характеристик. автореф. канд. техн. наук (специальность: 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов) / А.В. Бакланов. - Казань, 2011. 19 с.

125. Бирюк, В.В. Определение размеров зоны обратных токов трехмерной модели камеры сгорания ГТД с помощью пакета ANSYS FLUENT / В.В. Бирюк, М. Ю. Орлов, И. А. Зубрилин, Ю. А. Синеговский, А. В. Кривцов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2011. № 5 (29). С. 44-47.

126. ANSYS Fluent Theory Guide // ANSYS, Inc. 2013. 780 p. URL: http://www.pmt.usp.br/academic/martoran/notasmodelosgrad/ANSYS%20Flent%20The-ory%20Guide%2015.pdf (дата обращения 20.10.2022)

127. Постников, А.М. Способ регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель / А.М. Постников, В.Г. Ярославцев // Патент на изобретение РФ № 2665602C1 от 10.02.2001.

Компоненты Нефтяные газы, об. %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

СН4 39,4 52,4 58,1 31,9 34,2 28,1 18,6 5,2 8,3 4,1

С2Н6 20,7 14,6 7,1 23,5 17,9 13,1 15,3 3,2 5,2 2,1

С3Н8 20,1 10,4 8,4 20,8 19,8 17,6 15,8 5,5 4,1 2,2

С4Н10 7,5 7,5 7,1 7,4 8,9 9,7 7,5 9,5 1,8 1,6

С5Н12 3,5 3,6 5,7 2,5 2,7 4,7 1,2 5,3 1,1 0,6

СбН14 0 0 0 0,8 1,2 0 0, 0 0,5 0,3

ШБ 0,5 0 0 1,1 0,1 0 0,4 0 0 0

СО2 3,1 3,1 3,2 0,9 0,2 0,6 0,8 4,6 0,4 0

N2 5,3 8,2 10,4 11,1 15,0 26,2 40,3 66,7 78,6 89,0

Н2О 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Негорючие компоненты 8,4 11,3 13,6 12,0 15,24 26,8 41,1 71,3 79,01 89,0

Здесь: 1 -месторождение в Республика Башкортостан;

2 - месторождение в Ставропольском крае;

3 -месторождение в Чеченская республике;

4 -месторождение в Самарской области;

5 -месторождение в Республике Башкортостан;

6 -месторождение в Республике Татарстан;

7 - месторождение в Пермском крае;

8 -месторождение в Тульская области;

9 -месторождение в Удмуртской Республике;

10 -месторождение в Удмуртская Республике.

Компоненты Нефтяные газы, об. %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ещ 18,6 31,9 34,2 39,4 52,4 72,8 28,1 5,2 49,3 58,1

е2И6 15,3 23,5 17,9 20,7 14,6 3,8 13,1 3,2 15,7 7,1

ОэШ 15,8 20,8 19,8 20,1 10,4 8,8 17,6 5,5 16,7 8,4

ешю 7,5 7,4 8,9 7,5 7,5 8,8 9,7 9,5 9,5 7,1

е5И12 1,2 2,5 2,7 3,5 3,6 4,2 4,7 5,3 5,6 5,7

ешм 0, 0,8 1,2 0 0 0 0 0 0 0

H2S 0,4 1,1 0,1 0,5 0 0 0 0 0 0

ТО2 0,8 0,9 0,2 3,1 3,1 0,5 0,6 4,6 0,8 3,2

N2 40,3 11,1 15,0 5,3 8,2 1.1 26,2 66,7 2,4 10,4

H2O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Негорючие компоненты 41,1 12,0 15,24 8,4 11,3 1,6 26,8 71,3 3,2 13,6

Здесь: 1 - месторождение в Пермском крае;

2 - месторождение в Самарской области;

3 - месторождение в Республике Башкортостан;

4 - месторождение в Республике Башкортостан;

5 - месторождение в Ставропольском крае;

6 -месторождение в ХМАО;

7 - месторождение в Республике Татарстан;

8 - месторождение в Тульская области;

9 -месторождение в Республике Коми;

10 - месторождение в Чеченская республике;

Компоненты Нефтяные газы, об. %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

СН4 5,2 8,3 4,1 34,2 87,30 18,6 39,4 31,9 75,6 53,4

С2Н6 3,2 5,2 2,1 17,9 5,34 15,3 20,7 23,5 10,2 12,9

С3Н8 5,5 4,1 2,2 19,8 2,46 15,8 20,1 20,8 5,9 6,5

С4Н10 9,5 1,8 1,6 8,9 0,96 7,5 7,5 7,4 2 1,9

С5Н12 5,3 1,1 0,6 2,7 0,3 1,2 3,5 2,5 0,5 0,7

С6Н14 0 0,5 0,3 1,2 0,08 0, 0 0,8 0,2 0,3

ШБ 0 0 0 0,1 0,13 0,4 0,5 1,1 3,5 19,1

СО2 4,6 0,4 0 0,2 0,73 0,8 3,1 0,9 0,7 3,5

N2 66,7 78,6 89,0 15,0 2,62 40,3 5,3 11,1 1,4 1,2

Н2О 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Негорючие компоненты 71,3 79,01 89,0 15,24 3,35 41,1 8,4 12,0 2,1 5,4

Здесь: 1 - месторождение в Тульская области;

2 - месторождение в Удмуртской Республике;

3 - месторождение в Удмуртской Республике;

4 -месторождение в Республике Башкортостан;

5 - месторождение в Саратовской области;

6 -месторождение в Пермском крае;

7- месторождение в Республике Башкортостан;

8 - месторождение в Самарской области;

9 -месторождение в Актюбинской области;

10 - месторождение в Республике Башкортостан.