Verbrandkamers in Inconel 617 en Hastelloy X voor luchtvaart gas-turbines

Video

Gas-turbine verbrander: De hete kern van energieomzetting

Tijdens de bedrijfsvoering dringt hooggedrukte lucht, die door de compressor is samengeperst, via de luchtinlaat in de brandkamer binnen. Een deel van de lucht wordt gedraaid door de swirler, en de brandstofinjector spuit de brandstof in de brandkamer om deze volledig te mengen met de roterende lucht. Dit mengproces is cruciaal voor de verbrandings-efficiëntie. Goede menging kan ervoor zorgen dat de brandstof in de kortste tijd volledig verbrandt en een grote hoeveelheid warmte-energie vrijkomt.

De vergaarbak moet in staat zijn om de extreem hoge temperaturen te doorstaan die tijdens het verbrandingsproces worden voortgebracht. Om dit uitdaging te the trotzen, wordt behalve het gebruik van hoogtemperatuurbestendige materialen, ook een reeks koelingstechnologieën ingezet. Bijvoorbeeld, door koelkanalen in de wand van de vergaarbak te ontwerpen, wordt koelvlucht ingevoerd om de wandtemperatuur te verlagen. Tegelijkertijd kunnen thermische barrièrbestrijkingen de warmteoverdracht van de brandgassen naar de wand van de vergaarbak effectief verminderen, waardoor de structurele integriteit en dienstleven van de vergaarbak in hoge-temperatuuromstandigheden worden verzekerd.

Tijdens het verbrandingsproces moet de drukveranderingen binnen de verbrandingskamer effectief worden beheerd. Enerzijds is het nodig om te waarborgen dat de door de verbranding gegenereerde druk de turbine efficiënt kan laten roteren; anderzijds moet voorkomen worden dat een te hoge druk schade toevoegt aan de structuur van de verbrandingskamer of andere veiligheidsproblemen veroorzaakt. Daarom moeten de structurele ontwerp van de verbrandingskamer en de aanpassing van de bedrijfsparameters rekening houden met drukbeheersing, en werken meestal samen met het algemene besturingssysteem van de gasturbine om een stabiele drukomgeving te onderhouden.

Startpunt van energieomzetting: De verbrandingskamer is het eerste schakel in de energieomzetting in de gasturbine. Deze zet de chemische energie van het brandstof door middel van verbranding om in een hoge temperatuur en hoge druk gasinterne energie, waarmee een krachtbron wordt verschaft voor het volgende werk van de turbine. Als de prestaties van de verbrandingskamer slecht zijn, zoals onvolledige verbranding of lage energieomzettings-efficiëntie, zal dit direct invloed hebben op de uitkomstkracht en efficiëntie van het gehele gasturbinesysteem.
Invloed op de stabiliteit van het systeem: de werkende toestand van de verbrandingskamer heeft een directe invloed op de stabiliteit van het gasturbinesysteem. Een stabiel verbrandingsproces kan ervoor zorgen dat de gasturbine onder verschillende bedrijfsomstandigheden (zoals verschillende belastingen, snelheden, enz.) soepel kan werken. Indien de verbrandingskamer daarentegen problemen heeft zoals onstabiele verbranding, vlamverdoofing of flashback, kan dit de gasturbine meer laten trillen, het uitgangsvermogen schommelen en zelfs systeemfalen en veiligheidsongevallen veroorzaken.