Камеры сгорания газотурбинных двигателей Пчёлкин Ю.М. (1014167), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Над выходным отверстием установлена продувочная труба с конусом б, по которой подается сжатый воздух для транспортирования угля, Слой пыли, захватываемой вращающейся сеткой, выдувается сжатым воз- 205 Рис. !08. Схема пылеподатчика сетчатого типа духом, и топливовоздушная смесь поступает к форсунке.
Подача топлива регулируется изменением частоты вращения ротора. В схеме камеры сгорания для газотурбинного локомотива мощностью 4,450 мВт в двух секциях, работающего на пыли донецкого каменного угля марки Г, основной воздушный поток поступает к камере через верхний боковой патрубок и делится на две части: одна часть а идет вверх к лопаточному завихрителю, другая — 'вниз к смесителю. По длине телескопической жаровой трубы расположены отверстия для ввода первичного воздуха и кольцевые щели для воздуха, охлаждающего обечайки. Зажигание осуществляется воспламенителем, имеющим электрическую свечу и форсунки жидкого (пускового) топлива. Каменноугольная пыль из сетчатого пылеподатчика потоком воздуха в пропорции (по массе) 1: 1 поступает к форсунке, расположенной в центре фронтового устройства.
Камера работает с сухим шлакоудалением, его крупные куски оседают в нижней части камеры, Рабочий газ с мелкими частицами золы на выходе из камеры сначала попадает в ступень грубой очистки жалюзийного типа, а далее в ступень тонкой очистки — турбоциклои. Здесь задерживаются частицы размером более 20 мкм, а очищенный газ поступает к турбине. Пылеподатчик б укреплен в верхней части корпуса камеры, и давление внутри его бункера то же, что и в камере сгорания.
Ротор пылеподатчика приводится в движение от электродвигателя. Топливо загружается в него с помощью конвей. ера из промежуточного бункера, который также находится под давлением. Камера сгорания размещена в ГТУ первой секции локомотива, имеет пылеподатчик с конвейером, по которому топливо подается из промежуточного бункера, соединенного через клапанное устройство с расходным бункером. В расходный бункер вместимостью 4 т топливо конвейером через второе клапанное устройство подается из основного бункера вместимостью !5 т, расположенного на прицепном тендере. Расход топлива при работе установки на расчетной нагрузке равен 1200 кг/ч.
При загрузке промежуточного бункера верхний клапан расходного бункера закрыт, и давление в нем поднимается до давления воздуха в камере; при этом открывается нижний клапан и топливо подается в промежуточный бункер. При загрузке расходного бункера нижний клапан закрывается, а верхний открывается, сообщая бункер с атмосферой.
Испытания другого газотурбинного локомотива с номинальным расходом топлива 1500 кг!ч и максимальным размером частиц угольной пыли 1500 мкм показали, что па режиме холостого хода 206 расход топлива составляет 600 кг/ч. Пуск камеры сгорания осуществляется с помощью электрической свечи жидким топливом, подаваемым пусковой форсункой, которая при переходе на уголь не отключается, а работает как дежурная. В первоначальной схеме кусковой уголь, подаваемый из основного бункера шнеком, направлялся к заднему отделению бункера, где он измельчался в дробилке до размеров куска менее 50 мм.
Затем уголь перемещался ленточными конвейерами через сушильное отделение, обогреваемое уходящими газами, и шнеками подавался в промежуточный бункер и в мельницу производительностью до 2000 кг!ч. Привод мельницы осуществлялся от электродвигателя мощностью 37 кВт.
От мельницы шнековым питателем угольная пыль направлялась к двум трубопроводам, по которым она транспортировалась сжатым воздухом в расходные бункеры ячейковых (шестеренных) пылеподатчиков. В бункерах поддерживалось атмосферное давление. После испытаний на локомотиве топливная система была усовершенствована. В основной бункер вместимостью 8 т загружалось топливо, раздробленное на куски до 5 мм. Дно бункера обогревалось уходящими из регенератора газами.
Из бункера уголь перемещался так же, как н в прежней схеме, в промежуточный бункер вместимостью 4,5 т, который находился на весовом устройстве. В мельницу уголь попадал с помощью питателя в струе сжатого воздуха, который поступал от основного компрессора по трубопроводу и дополнительно сжимался в специальном компрессоре. Затем угольная пыль под давлением перемещалась в специальный бункер, из которого ячейковые пылеподатчики направляли топливовоздушную смесь по трубопроводу к двум камерам сгорания. Ячейковый барабанный пылеподатчик имеет вращаемое электродвигателем зубчатое колесо, в ячейках которого между зубьями и корпусом переносится угольная пыль из бункера над верхним окном к щели, где пыль подхватывается потоком сжатого воздуха.
Это упрощает систему подачи топлива, но не обеспечивает надежности. Система подачи газообразного топлива В газотурбинных установках может быть использовано как искусственное, так и природное газообразное топливо. На рис. 109 дана схема ГТУ, работающей с газогенератором твердого топлива, дающим смешанный газ. Через дутьевое устройство 17 в шахту газогенератора подается паровоздушная смесь, каменный уголь вводится загрузочным устройством 1. Воздух для дутья поступает от основного компрессора 7 ГТУ после дополнительного поджатия на 1Π— 15 070 в дополнительном нагиетателе 8.
Количество этого воздуха составляет 5 — 10 ';, общего его расхода. Дополнительное поджатие необходимо для преодоления сопротивлений газогенератора, системы газоочистки, трубопроводов и смешения с воздухом в камере сгорания. Система получения водяного пара одновременно предназначена для охлаждения корпуса газогенератора. Полученный газ из генератора идет в систему газоочистки 8, для удаления частиц унесенной пыли и смолы, а затем в камеру сгорания. 207 Рис. !09. Схема ГТУ с генерированием горючего газа нод давлением: / — бункер загрузка угля; 3 — паровой коллектор; 3 — гаэоочнстка; Š— регулятор рас- хода газа; б — камера сгорвння; б — турбннв; у — компрессор; а — пагнетзтель; з — при- вод решетнн генератора; тр — бункер удаления шлака; 1! — дутьевае устройство Если физическая теплота газа не теряется в системе очистки и трубопроводах, схема получается достаточно эффективной и КПД процесса газификации достигает 95 — 96 ег9.
Однако система топливо- подачи при этом получается достаточно инерционной, пуск и остановка ГТУ усложняются. Схема подачи топлива в ГТУ значительно упрощается, если система питается газом непосредственно от сети газопровода, что возможно лишь для стационарных установок. Газ из сети поступает к газовому компрессору через фильтр, регулятор расхода и автоматический клапан аварийной остановки ГТУ. Компрессор, двухступенчатый с промежуточным охлаждением, обеспечивает избыточное давление газа по отношению к воздуху в камере сгорания примерно на 0,02 — 0,05 МПа и более в зависимости от схемы смесеобразования и конструкции горелочного устройства.
При работе на частичных нагрузках часть газа через клапан перепускается обратно на всасывание компрессора. Перед входом в камеру сгорания горючий газ может подогреваться отработавшими газами в регенераторе. Блок системы регулирования определяет расход газа и обеспечивает экстренную остановку ГТУ, Перед пла- 208 новой продолжительной остановкой ГТУ система трубопроводов продувается через вентили. В камеру сгорания газообразное топливо подается с помощью специальных горелок.
На рис. 110, а показана горелка, устанавливаемая в камерах сгорания ГТУ-50-800 Харьковского турбинного завода 1ХТЗ) им. С. М. Кирова и в других установках. Во фронтовом устройстве жаровой трубы располагается лопаточный завихритель 1 с полыми лопатками 2, вваренными в трубу 3, в которую по трубопроводу 6 подается газообразное топливо. По кольцевому зазору, образованному трубами 3 и 4, газ поступает внутрь полых лопаток и через отверстия в их стенках выходит в поток первичного воздуха, проходящего в межлопаточных каналах.
По трубопроводу Б Газок Го й ВидА и А 209 и трубе 4 газ подается к дежурной горелке, конуС которой с рядами мелких отверстий располагается в центральной части регистра 1. Схема работы такой горелки показана на рис. 1!О, б. На рис. 110, в приведена схема горелки, разработанной в Киевском политехническом институте (КПИ), состоящей из системы уголковых профилей радиально приваренных к центральной, заглушенной с торца трубе, по которой подается газообразное топливо. По ряду отверстий в трубе, выполненных у основания уголковых профилей, газ радиальными струями вытекает за стабилизаторами.
Смешиваясь с потоком воздуха, обтекающим уголки, расположенные во фронтовом устройстве камеры, газ устойчиво сгорает на достаточно коротком участке зоны горения. Первоначальное поджигание осуществляется электрической свечой на периферии нескольких стабилизаторов. Распространение горения на всю систему обеспечивается кольцевой перемычкой также уголкового типа. Для горения газа в первую очередь используются слои воздуха, непосредственно обтекающие кромки профилей и, как показал опыт, горение остается надежным, даже если суммарный избыток воздуха, обтекающего стабилизаторы, значителен, а скорости потока велики.
Поэтому весь поток воздуха можно направлять в газовую горелку, что упрощает конструкцию камеры сгорания ГТД. На рис. 1!О, г показана газовая горелка камеры сгорания ГТ-700-5 ПО НЗЛ им. В. И. Ленина. По центральной трубке 15 газ поступает к дежурной горелке, имеющей вид конуса 11 с рядом отверстий. В полость 14 по патрубкам И от фронтового устройства часть воздуха идет к лопаточному завихрителю !2, обеспечивая устойчивое горение газа дежурной горелки. Газ для основной горелки 10, также выполненной в виде конуса с отверстиями, поступает по патрубку 7 и кольцевой полости 9.
Горелочное устройство расположено в центре основного регистра фронтового устройства камеры сгорания. Для первоначального зажигания топлива используется выдвижная электрическая свеча 8. Я 16. КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПОДОГРЕВА ГАЗОВ Одним из основных способов значительного повышения эффективности цикла ГТД является промежуточный подогрев газа в процессе его расширения в газовой турбине (газовых турбинах). Подвод теплоты в процессе расширения значительно повышает среднюю температуру рабочего тела и тем самым увеличивает работу как процесса расширения, так и цикла в целом.
Совмещенный единый процесс подвода теплоты и расширения определяет политропный процесс с наибольшей совершенной работой, но требует сжигания топлива непосредственно в проточной части газовой турбины. Опыты в этом направлении еще не привели к широкому промышленному использованию такого процесса из-за его сложности и пожарной опасности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
