Стр. 8 - В.Л. Иванов - Газотурбинный энергопреобразователь для установки утилизации твердых бытовых и промышленных отходов методом газификации

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012

141

регенеративный цикл хорошо сочетается с промежуточным охлажде-

нием в процессе сжатия. Соответственно в схему ГТУ введен двух-

ступенчатый процесс сжатия с промежуточным охлаждением воздуха

между каскадами сжатия. Температура воздуха, поступающего в ка-

меру сгорания, равна величине температуры за турбиной, что прак-

тически не реализуемо в классической регенеративной схеме ГТУ.

Высокая температура воздуха повышает стабильность и эффектив-

ность процесса сжигания низкокалорийного генераторного газа.

Генераторный газ, полученный в процессе газификации ТБО, ха-

рактеризуется не только относительно низкой теплотой сгорания, но

и небольшой величиной стехиометрического коэффициента. Так, для

генераторного газа — продукта газификации ТБО Москвы — сте-

хиометрический коэффициент

L

0

= 0,8...2,2 кг/кг в зависимости от

влагосодержания газа. Для природного газа стехиометрический ко-

эффициент равен 15 кг/кг. С учетом того что удельная теплоемкость

продуктов сгорания превышает удельную теплоемкость воздуха, от-

ношение водяных эквивалентов воздуха и продуктов сгорания при

сжигании осушенного генераторного газа равно примерно 0,8, а при

влажном газе может понизиться до значения 0,55. При таком отно-

шении водяных эквивалентов реализовать в теплообменнике глубо-

кую степень утилизации теплоты продуктов сгорания и высокую

экономичность ГТУ не представляется возможным — хладоресурс

воздуха недостаточен.

Для более полного использования теплосодержания продуктов

сгорания следует увеличить массовый расход воздуха через тракт

воздухонагревателя. Например, за теплообменником можно устано-

вить полнокомплектную вспомогательную утилизационную воздуш-

но-турбинную установку. Функции основной и вcпомогательной воз-

душно-турбинных установок можно совместить в одной, как это

предложено, обосновано в [8–10] и показано на рис. 2.

Массовый расход воздуха, подаваемого в камеру сгорания, соот-

ветствует массовому расходу сжигаемого газа; соотношение расхо-

дов газа и воздуха определяют по уравнению сгорания

*

г г

в КС

г

в 0

т

р

*

в

н г

г г

г 0

т

т 0

(

)

,

(

) (

)

р

C T C T C C T

G g

G Q C T C T C C T





 

 



 

(1)

где

*

г

T

— температура продуктов сгорания на выходе из камеры сго-

рания;

Т

КС

— температура воздуха на входе в камеру сгорания;

0

T

—

стандартная температура определения низшей теплоты сгорания;

р

н

Q

— низшая рабочая теплота сгорания;

*

г

T

— температура топлива

на входе в камеру сгорания;

г

р

C

,

в

р

C

,

т

р

C

— средние теплоемкости

продуктов сгорания, воздуха, топлива при соответствующих темпе-