На главную страницу ICQ: 309870098
  











СПЕЦВЫПУСКИ  » MIOGE  »  2007, Nº1 »  МОДЕРНИЗАЦИЯ КАМЕР СГОРАНИЯ ГТУ ГТ-6-750

МОДЕРНИЗАЦИЯ КАМЕР СГОРАНИЯ ГТУ ГТ-6-750
ООО ФПК "Космос-­Нефть-Газ"
394019, г. Воронеж, ул. 9 Января, д. 180
тел./факс (4732) 770772
e-mail: office@kng.vrn.ru
www.kng.vrn.ru

    Приводятся результаты совершенствования ГТУ путем применения устройств соплового типа
    В настоящее время в связи с повышением требований по экологии окружающей среды и экономичности тепловых энергоустановок актуальной задачей является совершенствование стационарных установок, многие годы находящихся в эксплуатации на компрессорных станциях ОАО «Газпром».
    В качестве первого объекта исследования выбрана ГТУ типа ГТ-6-750 из-за небольшой трудоемкости и высокой технологичности выполнения предстоящих доработок автономных камер сгорания на объектах эксплуатации.
    Предметы исследования: воспламенение топливовоздушной смеси; перекос температуры перед ТВД; вредные выбросы и экономичность. Комплексный подход к решению поставленной задачи обусловлен взаимосвязью указанных параметров при создании нового метода организации смесеобразования и горения топлива, а также стремлением устранить следующие замечания, выявленные в процессе эксплуатации:
    – воспламенительное устройство, встроенное в каждую горелку, приводит к образованию кокса на проходных сечениях горелок, а, следовательно, к ухудшению качества смесеобразования компонентов топлива;
    – достоверный замер перекоса температуры перед ТВД достигается большим трудом из¬за наличия, в ряде случаев, обдува термопары воздухом через уплотнительный стык. Неточные замеры приводят к режиму работы ГТУ с повышенной температурой в отдельных камерах сгорания (настройка по температуре производится изменением расхода топливного газа с помощью регулируемых дросселей);
    – вредные выбросы NОх и СО превышают уровень современных требований;
    – параметры экономичности ниже паспортных данных.
    Указанные недостатки устранены следующим образом:
    1. Воспламенительное устройство изготавливается автономным с использованием решения по патенту РФ [1] и устанавливается в поддерживающем патрубке в четырех из десяти камерах сгорания (в остальных шести камерах сгорания поджиг осуществляется через пламяперекидные патрубки). При этом подвод топливного газа к воспламенительному устройству на рабочих режимах перекрывается автоматическим клапаном, а продувка воздухом сохраняется, Клапан в исходном положении открыт и закрывается при давлении газа 2,5 кгс/см2. Поджиг надежно осуществлялся при низкой и высокой температуре атмосферного воздуха и при разных оборотах компрессора.
    2. Небольшой перекос температуры перед ТВД обеспечен путем демонтажа регулирующих дросселей и установки в топливном трубопроводе перед горелкой соплового элемента [2] с характеристикой изменения величины расхода топливного газа в зависимости практически только от величины входного давления. Сопловые элементы изготавливаются с минимальным диаметром 6,9 или 7,6 мм с разбросом допуска не более 0,1мм, что составляет по отклонению расхода от заданной величины не более 2,6% или по изменению температуры не более 50С. Неравномерность давления по топливному коллектору в пределах 5% от номинальной величины приводит к изменению расхода газа также на 5% или по изменению температуры не более 100С. Таким образом, предложенная модернизация системы подвода топливного газа к горелкам обеспечивает без настройки перекос температуры перед ТВД не более 150С. На этот параметр может оказывать влияние неравномерность температурного поля по сечению камеры сгорания, но этот фактор если имеет место в одной камере сгорания ГТ-6-750, то в штатных условиях он будет и в остальных камерах, а, следовательно, на данный перекос температуры существенного влияния не окажет. Исходя из вышеизложенного следует, что при реализации предложенного способа стабилизации распределения расхода топливного газа по горелкам в ГТ-6-750 можно ожидать только заниженное значение замеренной температуры перед ТВД из-за возможного обдува воздухом термопары. Эта отличительная особенность повышает надежность и безопасность эксплуатации.
    3. Для улучшения процесса горения была принята следующая концепция – до горения в локальных объемах смешать топливный газ с воздухом с заданным коэффициентом избытка воздуха () (в пределе значений, обеспечивающих устойчивое воспламенение и горение), организовать процесс горения, подать дополнительный расход воздуха в зону горения в виде спутных струй между смесительными элементами, а в зону охлаждения продуктов сгорания через отверстия в жаровой трубе, расположенные на соответствующем расстоянии от горелки [3]. Главной задачей в реализации данной концепции являлось создание модуля горелочного устройства, обеспечивающего повышенную устойчивость горения, высокое качество смесеобразования и стойкость к высокой температуре на всех режимах работы без оснащения ГТУ специальной системой регулирования. Для осуществления этого проекта с использованием технических решений, предложенных в патентах РФ [3] и [4], разработано горелочное устройство соплового типа и выполнена соответствующая доработка фронтового устройства и жаровой трубы. Горелочное устройство разработано с девятью смесительными элементами, в которых канал течения воздуха выполнен в виде сопла с расширяющей частью спрофилированной по закону диффузора, а канал течения газа выполнен в виде цилиндрического насадка, соосно расположенного во входной части диффузора. Геометрия смесительных элементов по линии воздуха выбиралась во взаимосвязи с другими проходными сечениями камеры сгорания исходя из обеспечения 1,75 на режиме запуска ГТУ. В этом случае на рабочих режимах достигалось 0,6. Последнее позволило без усложнения конструкции камеры сгорания организовать на рабочих режимах двухзонное горение – вначале с коэффициентом избытка воздуха << 1 (сжигание богатой смеси с воздухом для стабильной зоны горения), затем переход в зону горения с > >1 (сжигание обедненной смеси). Эта схема горения позволяет сократить время пребывания продуктов сгорания с избытком кислорода при высокой температуре, а, следовательно, снизить вредные выбросы по NОх. При этом прогнозировался надежный запуск, устойчивое горение на пониженных режимах работы ГТУ при отсутствии пульсаций давления в камере сгорания, срыва и проскока пламени на смесительных элементах.
    В процессе опытно¬промышленной эксплуатации конструкция горелочного устройства практически не изменялась, а жаровая труба по расположению отверстий для подачи вторичного воздуха дорабатывалась дважды. При варианте 1 было достигнуто резкое снижение СО и незначительное снижение NОх. При варианте 2 произошло в большей степени снижение значения NОх , но повысились выбросы по СО. Однако в этом случае значения выбросов по NОх и СО достигли не более 0,9 г/с (по данным КС «Елец») или приведенные к 15% О2 не выше 50 мг/нм3. При обоих вариантах жаровой трубы имеет место снижение удельного расхода топливного газа на 4 – 5%, что на одну работающую установку позволяет экономить топливо около 1000000 м3/год. Первые опытные образцы в эксплуатации наработали порядка 40000ч без замечаний и не требовали специального технического обслуживания. До 2007г. модернизация камер сгорания ГТ-6-750 произведена на 5 агрегатах в ООО «Севергазпром», на 6 агрегатах в ООО «Мострансгаз» и на 2 агрегатах в ЗАО «УТЗ». Произведена поставка еще 6 комплектов горелочных устройств для завершения модернизации остальных ГТУ в ООО «Мострансгаз».
    Результаты проведенных работ позволяют прогнозировать возможность совершенствования других типов ГТУ аналогичными конструктивными решениями.

    ЛИТЕРАТУРА
    1. Гура А.Н., Иванов В.А., Обшанский Е.М., Рачук В.С., Сухов А. Царегородцев А.А. Инжекционная горелка. Патент РФ № 2138733 от 27.09.99г.
    2. Долгополов А.В., Попов Л.А., Сухов А.И., Тепляшин В.А., Царегородцев А.А., Яковлев А.Я. Способ выравнивания температурного поля в газотурбинных установках. Патент РФ № 2121068 от 27.10.98г.
    3. Попов Л.А., Сухов А.И. Способ сжигания топлива с воздухом и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2098717 от 10.12.97г.
    4. Дашунин Н.В., Иванов В.А., Новиков А.И., Студеникин А.И., Сухов А.И., Трофимов В.И. Устройство для сжигания топлива. Патент РФ № 2199698 от 27.02.03г.



Тел./факс (812) 633-30-67
e-mail: info@s-ng.ru
ICQ: 309870098
Редакция "Сфера Нефтегаз"
192012, Санкт-Петербург,
Пр. Обуховской Обороны, 271, лит.А, офис 610
Свидетельство о регистрации
средства массовой информации
ПИ N ФС2-7409 от 18.02.2005 г.


Сводная статистика WWW.S-NG.RU

  За сегодня За 7 дней За 30 дней
хосты 255 2275 11060
 хиты 1619 14697 68413