7 февраля 2022

Ученые из Пермского Политеха нашли способ снизить выбросы угарного газа при работе ГТУ

Исследователи из Пермского Политеха (входит в НОЦ «Рациональное недропользование») предложили новый способ управления газотурбинными установками (ГТУ) в нефтегазовой отрасли, который может сократить выбросы угарного газа, повысить срок службы оборудования и экономичность его работы.

Основной причиной выбросов угарного газа и несгоревших углеводородов при работе турбин является низкая полнота сгорания топлива в газотурбинных двигателях. От этих характеристик зависит экономичность установки. Проблема особенно актуальна в зимний сезон.
В отличие от других попыток решить эту задачу, разработка ученых из Пермского Политеха предложили предполагает подогрев топливного газа с замерами выделения вредных веществ. При этом расходные и конструктивные характеристики камеры сгорания не меняются.

– Сейчас для увеличения полноты сгорания изменяют температуры или количества воздуха, который подают в горючую смесь. Но они могут привести к нежелательным последствиям, например, к снижению эффективности газотурбинной установки и уменьшению ресурса ее «горячей части», – рассказывает один из разработчиков, старший преподаватель кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Пермского Политеха Олег Матюнин.

Подогрев воздуха, как делали ранее, требует крупногабаритных теплообменных аппаратов. Они не всегда удобны в использовании. Ученые предложили повышать температуру топливного газа перед его подачей в камеру сгорания. Из-за небольших расходов топливного газа можно будет использовать теплообменный аппарат меньших размеров. Разработчики провели эксперименты в лаборатории горения кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Пермского Политеха. Они провели испытания без подогрева топлива и с увеличением температуры до максимально возможной для оборудования величины, а затем сравнили результаты.


На фото: Конвертируемая установка для сжигания попутного нефтяного газа и водородсодержащих топлив, ранее работавшая на керосине


– Нам удалось установить, что внешний подогрев топливного газа влияет на выбросы угарного газа, при этом газодинамические характеристики горения остаются практически без изменений. В этом случае можно использовать упрощенную по конструкции камеру сгорания, – поясняет доцент кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» Пермского Политеха, кандидат технических наук Николай Бачев.


На фото: Модифицированная камера сгорания для конвертируемой установки


По мнению ученых, разработка будет полезна для внедрения на предприятиях нефтегазовой промышленности. Новый способ управления газотурбинными установками подойдет для наземных систем открытого, замкнутого и комбинированного типа.

Результаты исследования ученые опубликовали в журнале Problemele energeticii regionale (Problems of the Regional Energetics).  Сейчас исследователи находятся в поисках финансирования проекта.