ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ В НОВОМ ГОРЕЛОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ С ДОБАВКОЙ ВОДОРОДА
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-128-5-375-384Ключевые слова:
топливно-воздушная смесь, доля водорода в топливе, уходящие газы, газотурбинная установка, загрязняющие вещества, оксиды азотаАннотация
На сегодняшний день защита окружающей среды является актуальной проблемой. В связи с этим, одним из приоритетных задач государства является снижение вредных выбросов в энергетике. Известны различные методы, такие как совершенство технологического процесса, использование возобновляемой энергии и т.д. Данная работа посвящена еще одному перспективному варианту по снижению вредных выбросов – это использование водорода в качестве безуглеродного топлива. Авторами предложена конструкция нового горелочного устройства для сжигания газообразного топлива с возможностью добавления водорода в зоне перемешивания и проведен численное исследование. Горелочное устройство состоит из нескольких элементов, в частности входного лопаточного устройства, зоны сужения, сопел для подачи газообразного топлива и водорода, а также выходного лопаточного устройства. Основной целью статьи является анализ аэродинамических характеристик, а также численное иследование влияния добавления водорода в новом, предложенным авторами горелочном устройстве. В статье представлены результаты моделирования в виде графиков зависимостей температур, концентраций оксидов азота и углексилого газа в уходящих газах, а также контуров температур от доли водорода в топливно-воздушной смеси. Проведенный анализ показывает, что добавление водорода имеет преимущества в виде низких концентрации углекислого газа, но также и обладает недостатком в виде увеличения температуры в зоне горения, что приводит к увеличению концентраций оксидов азота.
Библиографические ссылки
[1] Houghton J. Global Warming the Complete Briefing. – Cambridge University Press, 2004. – 351 p.
[2] Islam S.M.N. Sanderson J. Climate Change and Economic Development. – Palgrave Macmillan, 2007. – 216 p.
[3] Jacobson M.Z. Atmospheric Pollution. – Cambridge University Press, 2002. – 216 p.
[4] Скиба М.В. Тенденции развития рынка газотурбинных установок // Вестник Самарского государственного университета. Серия «Экономика и управление», 2015. – № 9/2 (131), С. 156-164.
[5] Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Об оценке энергетической эффективности энергосберегающих мероприятий // Инженерные системы, 2014. – №2, С. 26-29.
[6] Канило П.М., Христич В. А. Энергетические и экологические характеристики ГТД при использовании углеводородных топлив и водорода. – Киев: Наукова думка, 1987. – 256 с.
[7] Христич В.А., Тумановский А.Г. Газотурбинные двигатели и защита окружающей среды. – Киев: Техника, 1983. – 144 с.
[8] Сударев А.В., Маев В.А. Камеры сгорания ГТУ. Интенсификация горения. – Л.: Недра, 1990. – 274 с.
[9] Ахметов Р.Б., Брюханов О.Н., Иссерлин А.С. и др. Рациональное использование газа в энергетических установках: Справочное руководство. – Л.: Недра, 1990. – 423 с.
[10] Юлкин М.А. Глобальная декарбонизация и ее влияние на экономику России. // Семинар Института глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля, 6 февраля 2019 г.
[11] Мандрыкина И. Парижское соглашение и ТЭК: почему нефтяники заинтересованы в его реализации? // Энергетическая политика, 2019. – №3 (141), С. 62-71.
[12] Глобальная энергетика и устойчивое развитие (Белая книга) / Под ред. Бушуева В.В., Мастепанова А.М. - М.: Изд. МЦУЭР, 2009. – 374 с.
[13] Simon O., Mikael O., Filip J. Exploring the competitiveness of hydrogen-fueled gas turbines in future energy systems. // International Journal of Hydrogen Energy, 2022. – Vol. 47, pp. 624-644.
[14] Liu X., Michael B., Arman A.S., Senbin Y., Robert Z.S., Zhongshan L., Per P., Xue S.B., Marcus A., Daniel L. Investigation of turbulent premixed methane/air and hydrogen enriched methane/air flames in a laboratory – scale gas turbine model combustor // Int. J. Hydrogen Energy, 2021. – Vol. 46 (24), pp. 13377-13388.
[15] Алфаяад А.Г.Х. Возможность применения водорода как топлива для будущей работы газовой турбины. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2022. – № 4, С. 18-24.
[16] Гриб Н. Водородная энергетика: мифы и реальность // Нефтегазовая вертикаль, 2019. – № 19, С.61-69.
[17] Достияров А.М., Умышев Д.Р., Кибарин А.А., Яманбекова А.К., Кумаргазина М.Б. Горелочное устройство для сжигания природного газа с добавкой водорода. Патент РК, 2023/0222.1. – 30.03.2023 г.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Абай Достияров, Диас Умышев, Аяулым Яманбекова, Гульзира Колдасова, Жансая Дуйсенбек
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
