Общие требования к топливу

Топливом называются горючие вещества, способные в про­цессе сгорания выделять тепловую энергию, которая может быть использована для совершения полезной работы.

К промышленному топливу предъявляются следующие основ­ные требования:

- запасы в природе должны быть достаточными для эконо­мически целесообразной добычи.

- Продукты сгорания могут быть использованы в качестве рабочего тела, то есть не должны вызывать коррозии аг­регатов топливной системы, образовывать нерастворимых коксовых отложений нагара в камере сгорания и проточ­ных частях газовой турбины.

- Топливо и продукты сгорания не должны быть токсич­ными.

- Возможность использования в качестве окислителя кис­лорода воздуха.

- Топливо не должно изменять физико-химических свой­ств при транспортировке и хранении (стабильность основных характеристик топлива).

- Топливо должно иметь высокую теплоту сгорания.

- Сохранять текучесть, хорошо распыливаться и легко испаряться, полностью сгорать при различных коэффи­циентах избытка воздуха.

Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют вещества органического происхождения, имеющие в своей ос­нове углерод и водород.

Все существующее в природе топливо классифицируется по агрегатному состоянию на жидкое, газообразное и твердое.

В качестве жидкого топлива используются продукты пере­работки нефти бензин, керосин, соляровое масло, мазут и другие.

В качестве газообразного топлива - природный газ различных мес­торождений, а также некоторые промышленные горючие газы.

Газотурбинные установки на твердом топливе широкого распространения не получили.

Одним из существенных достоинств газовых турбин являет­ся возможность их работы на различных видах топлива - газо­образном или жидком. Газообразное топливо (природный газ, технологический газ - доменный, коксовый и др.) используют в местах получения и перекачки газа в стационарных ГТУ.

За рубежом на природном газе, являющемся идеальным топ­ливом для ГТУ, работает около 20 % имеющихся установок. Однако в ГТУ, предназначенных для работы на газе, часто предусматривают возможность работы и на жидком топливе, яв­ляющимся в данном случае резервным.

В ГТУ можно использовать жидкое нефтяное топливо раз­личного химического и фракционного состава - от бензина и керосина до тяжелых мазутов.

Основными агрегатами ГТУ, работа которых зависит от ка­чества топлива, являются топливная система,камера сгора­ния и газовая турбина. Сюда же следует отнести регенерато­ры, если они предусмотрены в схеме ГТУ.

Назначение топливной системы - хранение топлива и обес­печение подачи требуемого количества в камеру сгорания. При использовании топлива высокой вязкости, имеющего высо­кую температуру застывания, необходим его подогрев. Работа камер сгорания в значительной мере зависит от качества распыливания топлива форсунками. Обычно с увеличением вяз­кости топлива качество распиливания ухудшается. В этом случае при сгорании топлива наблюдается дымление, образова­ние нагара на стенках камеры и на форсунке.

Авиационные и транспортные ГТД, предназначенные для работы на керосине, на более тяжелом топливе, например дизельном, или на мазуте могут работать только после модификации камеры сгорания. Опыт доводки камер сгорания на заводах показал, что попыт­ки перевести высоконапряженные камеры сгорания на тяжёлое жидкое топливо (мазут) приводили к интенсивному образова­нию коксовых отложений из-за плохой испаряемости капель и, следовательно, к оседанию капель на стенках камеры сгорания. Для работы на тяжелом топливе проектируются специальные камеры сгорания, в которых обеспечивается достаточная испа­ряемость мазута, благодаря чему камера работает нормально. Коксовые отложения, оседающие на стенках камеры сгорания, очень опасны не только для камеры, но и для работы газовой турбины. Мелкие частички кокса, срывающиеся со стенок, уно­сятся газовым потоком в турбину и, ударяясь о поверхность проточных частей, приводят к их эрозии. Отложения вызывают также коррозию лопаток и других деталей турбины. Наиболее опасна ванадиевая коррозия, вызываемая соединениями ванадия при температурах выше 650°C.

Основные свойства топлив, влияющие на работу ГТД, приведены в таблице 2.

Таблица 2