Tuabin khí và tuabin hơi:buồng đốt tuabin khí

11.1 BUỒNG ĐỐT Quá trình cháy trong buồng đốt TB TBK cũng tương tự như trong BĐ lò hơi. Chúng ta chỉ nêu một số sự khác biệt cần lưu ý. Hệ số kh/khí thừa khi đốt nhiên liệu khí và lỏng α = 1,05 ÷ 1,20. Nhiệt độ cháy lý thuyết rất cao (1700 ÷ 2200) o C. Để giảm nhiệt độ xuống mức 900 ÷ 1200 o C trước khi vào T ta phải chọn α = 2,5 ÷ 6,0. Dòng khí ra hai phần: sơ cấp và thứ cấp. Dòng sơ cấp dùng để đốt nhliệu với hệ số α = (1,1 ÷ 1,3), nhiệt độ trong BL khoảng 1500 ÷ 2000 o C. QT cháy được tăng nhanh nhờ bộ phận tạo xoáy làm rối dòng sơ cấp đặt ở cửa vào BĐ. Dòng KK thứ cấp sau đó sẽ hoà trộn với SPC để giảm nhiệt độ khí. Quá trình hoà trộn phải được tổ chức sao cho trường nhiệt độ tại lối ra BĐ đồng đều. Trong buồng đốt TBK nh/liệu cháy ở AS cao, (4 ÷ 30) bar. KK trước khi vào BĐ được GT bởi QT nén lên 200 ÷ 320 o C ở chu trình TBK đơn giản và 300 ÷ 400 o C khi có hồi nhiệt. Yêu cầu cơ bản đối với BĐ là phải đốt cháy hoàn toàn nhliệu. Muốn đạt điều đó thì dầu phải được tán sương thật tốt; nh/liệu và KK phải được hoà trộn đồng đều, dòng khí trong BĐ phải đạt độ rối cần thiết và duy trì được nhiệt độ cháy đủ cao. Đồng thời phải bảo đảm sự cháy ổn đònh ở mọi chế độ VH. Hiệu suất buồng đốt TBK (η BĐ = 0,96 ÷ 0,99). Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt ra môi trường, ở buồng đốt TBK chỉ có tổn thất do cháy không hoàn toàn về hoá học q 3 và TT do cháy không hoàn toàn về cơ học q 4 . Như vậy : η BĐ = 1 – q 3 – q 4 (11.6) Tổn thất AS trong BĐ chủ yếu là do sự rối dòng, hòa trộn giữa sản phẩm cháy với KK thứ cấp, trở lực ở lối vào và lối ra BĐ. Ở các TBK công nghiệp thì ∆p BĐ /p 2 = 0,01 ÷ 0,03, còn ở BĐ tuabin máy bay phản lực là 0,04 ÷ 0,08. Trên hình 11-11 là sơ đồ BĐ đơn hình trụ. Bên trong vỏ chòu áp lực (1) có vách (2) ngăn cách không gian cháy và kênh dẫn KK thứ cấp bao quanh. Dòng thứ cấp (4) có chức năng làm mát vách BĐ sau đó đi xuyên qua hệ thống rãnh (5) vào để hoà trộn với SPC. Hình 11-11: Buồng đốt đơn Một phần nhỏ dòng khí này được thổi vào BĐ qua các lỗ (6, 7) có tác dụng như KK đốt cấp 2 để tăng cường QTC, đồng thời làm mát vách trước BĐ. Dòng KK sơ cấp (3) được tạo xoáy nhờ các cánh (8) đặt trước buồng lửa (9). Chế độ xoáy rối mạnh gây ra sự giảm AS tónh trong tâm BĐ và tăng áp ngoài chu vi. Kết quả là sinh ra dòng hồi lưu khí nóng (10) có bổ sung một phần KK từ ngoài được ép vào qua các lỗ (11). Dòng hồi lưu nóng này giúp tăng cường sự hoà trộn và gia nhiệt hỗn hợp cháy tốt hơn. Cơ chế vừa nêu chính là việc ổn đònh ngọn lửa bằng ph/pháp khí động. Trong các BĐ hình trụ có thể đặt nhiều vòi phun để tăng độ tin cậy vận hành và cho phép điều chỉnh công suất nhiệt bằng cách thay đổi số vòi phun làm việc. Nhiệt thế thể tích của BĐ đơn là (20 ÷ 30) MW/m 3 ở áp suất (4 ÷ 4,5) bar. Ưu điểm của nó là thiết kế đơn giản và tổn thất áp suất nhỏ, nhưng có khối lượng và kích thước lớn. Ở các TBK hiện đại công suất lớn người ta có xu hướng áp dụng hệ thống nhiều buồng đốt nhỏ độc lập bố trí đối xứng qua trục máy như mô tả trên hình 11-2. Số lượng BĐ thường từ 6 đến 18 cái. Dòng khí nóng ra sau các BĐ sẽ thổi liên tục và đồng đều trên toàn bộ chu vi dãy cánh quạt tuabin. Khi cần giảm công suất thì lần lượt ngắt bớt một số béc phun nằm ở vò trí đối xứng nhau. Loại BĐ độc lập này được chế tạo theo modul. Kích thước của chúng nhỏ nên việc chế tạo, tháo lắp đơn giản. Sự cố nếu có xảy ra tại một buồng sẽ không có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của toàn bộ thiết bò. Sơ đồ một buồng đốt độc lập được mô tả trên hình 11-12. Hình 11-12: Buồng đốt độc lập . thừa khi đốt nhiên liệu khí và lỏng α = 1,05 ÷ 1 ,20 . Nhiệt độ cháy lý thuyết rất cao (1700 ÷ 22 00) o C. Để giảm nhiệt độ xuống mức 900 ÷ 120 0 o C trước khi. /p 2 = 0,01 ÷ 0,03, còn ở BĐ tuabin máy bay phản lực là 0,04 ÷ 0,08. Trên hình 11- 11 là sơ đồ BĐ đơn hình trụ. Bên trong vỏ chòu áp lực (1) có vách (2)