Причины перехода от выносных (бункерных) КС к встроенным КС
Тема 2 – Камеры сгорания энергетических ГТУ
Общие понятия
Камеры сгорания энергетической ГТУ - устройства, предназначенные для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию рабочего тела, имеющего параметры, соответствующие требованиям технологического процесса (или устройства, для повышения температуры рабочего тела за счет сгорания топлива в среде сжатого воздуха). Заданный температурный уровень продуктов сгорания перед ГТ обеспечивается подачей воздуха в количестве, превышающем необходимое для полного сгорания топлива.
Схема камеры сгорания показана на рисунке 1.
Рисунок 1 -Камера сгорания
Сгорание топлива, впрыскиваемого через форсунку 1, происходит в зоне горения камеры, ограниченной жаровой трубой 2. В эту зону поступает только такое количество воздуха, которое необходимо для полного и интенсивного сгорания топлива (этот воздух называемся первичным).
Поступающий в зону горения воздух проходит через завихритель 3, который способствует хорошему перемешиванию топлива с воздухом. В зоне горения температура газов достигает 1300... 2000°С. По условиям прочности лопаток газовых турбин такая температура недопустима. Поэтому получающиеся в зоне горения камеры горячие газы разбавляются холодным воздухом, который называется вторичным. Вторичный воздух протекает по кольцевому пространству между жаровой трубкой 2 и корпусом 4. Часть этого воздуха поступает к продуктам сгорания через окна 5, а остальная часть смешивается с горячими глазами после жаровой трубы. Таким образом, компрессор должен подавать в камеру сгорания в несколько раз больше воздуха, чем необходимо для сжигания топлива, а поступающие в турбину продукты сгорания получаются сильно разбавленными воздухом и охлажденными.
|
|
|
Типы КС и их конструкции
Тип КС и ее конструкция зависят от назначения, компоновки, направления потоков рабочего тела, количества горелок и др.
Камеры сгорания энергетических ГТУ подразделяются:
- по назначению (основные, промежуточного подогрева газов, дожигания топлива - в схемах ПГУ);
- по компоновке в схеме ГТУ (выносные, расположенные рядом с ГТУ и соединенные трубопроводами подвода воздуха, топлива и отвода газов; встроенные (рис.1, лекция 1), имеющие общий корпус с ГТ и компрессором);
- по конструкции корпуса и пламенных труб {кольцевые (рис. 2, а, е), трубчато-кольцевые (рис. 2, б и д) и секционные (рис. 2, в, г)};
Рисунок 2 - Схемы конструкций встроенных КС энергетических ГТУ (вид со стороны компрессора):
а, е —кольцевые; б, д — трубчато-кольцевые; в, г — секционные; 1 — вал ротора ГТУ; 2 — наружная обечайка кольцевой пламенной трубы; 3 — наружный (кольцевой) корпус камеры сгорания; 4 — внутренний корпус; 5 — внутренняя обечайка кольцевой пламенной трубы; б — форсунки; 7 — отдельные пламенные трубы; 8 — патрубок для переброски пламени; 9 — корпус; 10 — кожух вала; И — пламенная труба; 12 — завихритель
|
|
|
- по количеству горелок в одной пламенной трубе (одногорелочные и многогорелочные).
Выносные камеры сгорания располагаются перпендикулярно или параллельно продольной оси ГТУ, их легче компоновать, обслуживать и ремонтировать. Наличие длинных газоходов между КС и ГТ улучшает перемешивание продуктов сгорания с воздухом. Одновременно увеличиваются потери напора, масса и габаритные размеры установки. Такие КС получили применение в российских ГТУ типа ГТ-25-700, ГТЭ-35-770, а также в конструкциях ГТУ ряда зарубежных фирм ABB и Siemens. Вместе с тем в последнее время российские и зарубежные производители энергетических ГТУ отказываются от использования выносных КС.
Кольцевая КС отличается компактностью и легкостью конструкции и располагается между компрессором и ГТ вокруг вала ГТУ. Ее рабочий объем представляет собой сплошное кольцевое пространство между внутренними и наружными обечайками пламенных труб. Число форсунок выбирается таким, чтобы фронт пламени полностью заполнял сечение кольцевого пространства пламенной трубы.
|
|
|
В трубчато-кольцевой КС внутренний и наружный корпусы, как и в кольцевой КС, - общие. Потоки газов, выходящие из пламенных труб, объединяются в кольцевом газосборнике непосредственно перед сопловым аппаратом КС. Число пламенных труб выбирают в зависимости от сечения передней части газовой турбины в пределах от 6 до 12. Пламенные (жаровые) трубы соединены между собой патрубками переброса пламени этих труб. При пуске ГТУ переброской пламени от горящего факела пусковых горелок обеспечивается воспламенение топлива во всех пламенных трубах. Эти же патрубки способствуют восстановлению горения при срыве факела в одной из пламенных труб и выравниванию давления газов в них.
Секционная КС состоит из отдельных блоков пламенных труб со своими корпусами и переходниками, подводящими газы к сопловому аппарату ГТ. Работа каждого блока автономна, но имеются патрубки переброса пламени. Число форсунок в каждой секции зависит от габаритных размеров пламенной трубы и ее конструкции.
Причины перехода от выносных (бункерных) КС к встроенным КС
|
|
|
Переход от выносных (бункерных) КС к встроенным КС имеет следующие причины:
- использование встроенных в конструкцию ГТУ КС позволяет осуществить заводскую сборку, испытания и отгрузку всей установки без промежуточной сборки;
- встроенные КС обеспечивают формирование температурного профиля газов на входе в ГТ, что повышает срок ее службы;
- легче производить текущее обслуживание и ремонт встроенных КС;
- переходные участки, соединяющие встроенные КС и ГТ, имеют меньшие размеры, менее подвержены механическим повреждениям динамическими усилиями, возникающими в КС;
- меньшая длина системы с большим числом КС обеспечивает более высокие частоты акустических колебаний, что уменьшает вероятность попадания их в резонанс с колебаниями давления горящего газового потока;
- во встроенных КС образуется меньше оксидов азота благодаря лучшему перемешиванию и меньшему времени нахождения топливной смеси в камере;
- повышение начальной температуры газов в современных ГТУ позволяет уменьшить размеры КС;
- КС с меньшими габаритными размерами могут быть разработаны и полностью опробованы на лабораторных стендах фирмы-производителя. Это гарантирует совпадение их характеристик с рабочими в процессе эксплуатации.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 12; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!