Русская камера сгорания для «зеленых» энергоустановок

Разработка камеры сгорания велась под параметры энергоустановки на базе цикла Аллама, основным рабочим телом которого является сверхкритический диоксид углерода.

В процессе проведения исследований для ученых было важно определить состав топливной смеси, при котором обеспечивается устойчивое горение при максимальной полноте сгорания топлива.

Чтобы добиться максимального сжигания топлива, исследователи установили наилучшее соотношение кислорода и углекислого газа.

«В рамках проведенных численных исследований установлено, что оптимальная величина массового соотношения CO2 в смеси CO2-O2 равна 87,2%. Для обеспечения устойчивого горения и максимальной полноты сгорания топлива была разработана новая конструкция вихревого диффузионного горелочного устройства», — сказал С.К. Осипов.

Ученые также разработали решения для стабильного охлаждения теплонапряженных частей камеры, работающих при температурах выше 1500°C.

«Определены геометрические параметры системы охлаждения (диаметр, шаг расположения отверстий, угол наклона секций охлаждения), при которых создается устойчивая завеса охлаждающего потока диоксида углерода у стенки камеры сгорания», — пояснил С.К. Осипов.

«Разработанная конструкция камеры сгорания обладает тепловой мощностью 50 МВт. Диаметр жаровой трубы — 420 мм, а ее длина — 1,1 м. Для подтверждения ее характеристик в настоящее время проектируется модельный образец камеры мощностью 200 кВт, который планируется испытать на экспериментальном стенде. Работа по подготовке к экспериментальным исследованиям ведется в настоящее время на кафедре инновационных технологий наукоемких отраслей НИУ “МЭИ” в рамках проекта № 23-79-10291, финансируемого Российским научным фондом, — сообщил Сергей Константинович Осипов. — Результаты экспериментальных исследований позволят верифицировать методику численного моделирования процессов кислородно-топливного горения и использовать ее при конструировании камер сгорания энергоустановок большей мощности». 

Где еще, помимо энергетики, могут применяться подобные установки для сжигания топлива с нулевыми выбросами?

«Основная область использования энергоустановки с нулевыми выбросами — энергетика, однако такие системы можно использовать и в других энергоемких отраслях, например для энергообеспечения предприятий нефтяной промышленности или металлургии. Избыток углекислого газа, образующийся в процессе эксплуатации энергоустановки на базе цикла Аллама, возможно направлять в нефтяные пласты для увеличения эффективности нефтеоотдачи», — отметил С.К. Осипов.