СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2019 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок.

Известен способ работы газотурбинной установки, включающий подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах (см. патент RU 2258822 C1, МПК F02C 9/26, 27.11.2003 г.).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности подачи и регулирования в требуемом диапазоне метано-водородной смеси в горелочные устройства камеры сгорания.

Задачей предлагаемого способа является обеспечение регулирования подачи метано-водородной смеси и топливного газа в камеру сгорания для снижения уровня выброса вредных веществ во время работы газотурбинного двигателя.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является то, что за счет подачи метано-водородной смеси в дежурные и основные горелки камеры сгорания получить устойчивое горение при значительном снижении эмиссии NO_x и СО.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе работы газотурбинной установки, включающей подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах, при запуске газотурбинной установки и выходе на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности газотурбинной установки в оставшуюся вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь, а перед выходом на режим холостого хода, включают подачу метано-водородной смеси в первую часть дежурных горелочных устройств, при этом синхронно снижают расход природного газа в последние, вплоть до прекращения его подачи, также перед выходом на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства.

Кроме того, количество дежурных горелок в первой и второй частях равно.

При этом в основные грелочные устройства дополнительно подают метано-водородную смесь.

Кроме того, доля метано-водородной смеси подаваемой в основные горелочные устройства составляет 20-50%.

Таким образом, за счет изменения расхода топлива в зависимости от мощности на выходном валу и подачи в часть дежурных горелочных устройств природного газа, а в оставшуюся часть дежурных горелочных устройств смеси природного газа и метано-водородной смеси с последующим полным замещением подачи природного газа в дежурные горелочные устройства метано-водородной смесью, а в основные горелочные устройства подачи смеси из природного газа и метано-водородной смеси, позволит получить устойчивое горение при значительном снижении эмиссии NO_x и СО.

Выбор равного количества дежурных горелок в первой и второй частях, служит для обеспечения стабильного запуска установки и устойчивой работы на переходных режимах.

Дополнительная подача в основные грелочные устройства метано-водородной смеси, позволяет дополнительно снизить эмиссию NO_x и СО.

Выбор доли метано-водородной смеси подаваемой в основные горелочные устройства, составляющей 20-50% определяется условиями устойчивой работы газотурбинной установки при обеспечении низких значений эмиссии NO_x и СО.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами.

Фиг.1 - представлен графики показывающие изменение величин эмиссии NO_x в зависимости от изменения давления за компрессором.

Фиг. 2 - представлен графики показывающие изменение величин эмиссии СО в зависимости от изменения давления за компрессором.

Способ работы газотурбинной установки осуществляют следующим образом. При запуске газотурбинной установки и до выхода на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ. Затем, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности до выхода на режим холостого хода во вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь. Перед выходом установки на режим холостого хода, в первую часть дежурных горелочных устройств начинают подавать метано-водородную смесь, при этом синхронно снижают, подаваемый в них расход природного газа. Также, перед выходом установки на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства. Таким образом, достигается снижение эмиссии NO_x и СО при сохранении устойчивой работы газотурбинной установки и исключении виброгорения в камере сгорания. Для дополнительного снижения эмиссии NO_x и СО в основные горелочные устройства подают метано-водородную смесь в количестве 20…50%.

Пример реализации способа, представлен на графиках (фиг.1, 2), на которых представлены зависимости полученные экспериментально и доказывающие снижение уровня эмиссии NO_x и СО. Изменение величин эмиссии NO_x и СО представлены в зависимости от изменения давления за компрессором, как величины, характеризующей мощность двигателя. На представленных графиках видно следующее:

- Линия «1» показывает величину эмиссии NO_x и СО в базовой камере сгорания без подачи метано-водородной смеси.

- Линия «2» показывает величину эмиссии NO_x и СО при подаче метано-водородной смеси в дежурные горелочные устройства и природного газа в основные горелочные устройства.

- Линия «3» показывает величину эмиссии NO_x и СО при подаче метано-водородной смеси в дежурные горелочные устройства и подаче природного газа совместно с 20…50% метано-водородной смеси в основные горелочные устройства.

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Способ работы газотурбинной установки, включающий подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах, заключающийся в том, что при запуске газотурбинной установки и выходе на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности газотурбинной установки в оставшуюся вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь, а перед выходом на режим холостого хода, включают подачу метано-водородной смеси в первую часть дежурных горелочных устройств, при этом синхронно снижают расход природного газа в последние, вплоть до прекращения его подачи, также перед выходом на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства. Изобретение обеспечивает снижение уровня выброса вредных веществ, за счет подачи метано-водородной смеси в дежурные и основные горелки камеры. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ работы газотурбинной установки, включающий подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах, отличающийся тем, что при запуске газотурбинной установки и выходе на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности газотурбинной установки в оставшуюся вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь, а перед выходом на режим холостого хода, включают подачу метано-водородной смеси в первую часть дежурных горелочных устройств, при этом синхронно снижают расход природного газа в последние, вплоть до прекращения его подачи, также перед выходом на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства.

2. Способ работы газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что количество дежурных горелок в первой и второй частях равно.

3. Способ работы газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что в основные горелочные устройства дополнительно подают метано-водородную смесь.

4. Способ работы газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что доля метано-водородной смеси подаваемой в основные горелочные устройства составляет 20-50%.