Diffúzorok alkalmazásának hatása előkeveréses égők károsanyag kibocsátására
Diffúzorok alkalmazásának hatása előkeveréses égők károsanyag kibocsátására
Hidegh Gyöngyvér MSc I. évf.
e-mail: gyongyver.hidegh@gmail.com
Konzulens: Józsa Viktor, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
e-mail: jozsa@energia.bme.hu
Napjainkban a károsanyag kibocsátás egyre nagyobb figyelmet kap, így törvények, rendeletek és szabványok korlátozzák a károsanyagok maximális koncentrációját a füstgázban, több kategóriát meghatározva a különböző típusú és teljesítményű berendezések szerint. A kibocsátási határértékek minden tüzeléstechnikai berendezésre évről-évre szigorodnak, ennek következtében az ezen a területen tevékenykedő mérnökök folyamatosan újabb kihívásokkal szembesülnek a károsanyag kibocsátás csökkentését illetően. Erre egy lehetséges megoldás a szegény keverék alkalmazása, ugyanis a korábban alkalmazott diffúziós lángok túlzott mértékű károsanyag kibocsátással rendelkeztek. A keverék elszegényítése azonban stabilitási problémákat vet fel, mivel a legkisebb kibocsátás elérése érdekében minél közelebb szükséges üzemelni a lánglefúvási határhoz. Ebből kifolyólag a stabil égési tartomány szélesítése kiemelt jelentőségű, mivel ezzel még alacsonyabb kibocsátási értékek érhetők el.
A stabilitási határ szélesítésére egy lehetséges megoldás az égőszáj megtoldása diffúzoros kialakítású elemmel. Ennek hatására a fal mellett kialakul egy, az égés sebességénél kisebb sebességű határréteg áramlás, ami képes visszagyújtani a keveréket, és ezáltal szélesebb tartományban fenntartani az égést. Kutatásom során egy ilyen konstrukció hatását vizsgálom a károsanyag kibocsátás változására.
A stabilitási határhoz közel való üzemeltethetőség megvalósítása érdekében elengedhetetlen a megfelelő diagnosztikai eszközök alkalmazása ahhoz, hogy fenntartható maradjon az égés. Egy lehetséges lángdiagnosztikai eszköz a spektrofotométer, mellyel az égés során lejátszódó kémiai folyamatokban keletkező kemilumineszcens összetevők mérésével megállapítható a légfelesleg-tényező, és ennek ismeretében módosíthatók az üzemi paraméterek egy megfelelően illesztett szabályzókör segítségével.
A lángstabilitás növelésére és a tüzelőanyag-levegő jobb keveredésére széles körben elterjedt a perdületes égők alkalmazása. A mérések során az égés fennállása szerint különböző tartományok voltak megfigyelhetők a lángalak alapján: dúsabb keverék esetén a láng egyenes, majd egy bistabil tartományba kerül át a keverék szegényítése során, míg végül újra stabilizálódik, és szétnyíló formát ölt, míg ki nem alszik. A legszegényebb, V alakú tartományban korábbi tapasztalatok alapján az NOx kibocsátás mértéke minimális, a CO kibocsátás mértéke maximális a megengedett határértékekhez képest. A kibocsátások mérvadó értékelhetősége érdekében korrigálni kell azokat a Magyarországon jelenleg érvényben lévő rendelet szerint. Mivel a mérések egy, a tanszéki C-30-as gázturbina égőjével megegyező fúvókán lettek végezve 15 kW-os tüzelési teljesítmény mellett, a korrekció során a 140 kW-nál kisebb tüzelési teljesítményű gázturbinákra vonatkozó rendeletet vettük figyelembe (7/1999 (VII. 21.) KöM rendelet).
