РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЗ КАМЕРЫ ДЕГАЗАЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА ПУТЕМ ПОДАЧИ ЕГО В СИСТЕМУ ТОПЛИВНОГО ГАЗА ГАЗО-ПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ

Использование газа как вторичный энергоресурс на топливные нужды га­зотурбинной установки достигается за счет внедрения в схему двухступенчатой эжекционной установки, после дегазационной камеры. В двухступенчатой эжекци­онной установке осуществляется увеличение давления газа после дегазационной ка­меры за счет передачи энергии потока газа забираемой с основной магистрали.

Энергия предается от одного потока к другому посредством их турбулентного перемешивания. Основные достоинства эжектора – это возможность эксплуатации в широком диапазоне параметров газа (давлении, расхода), возможность регули­ровки перехода с одного режима эксплуатации на другой, а также он достаточно прост по своей конструкции. Ввиду своих положительных сторон, применение эжек­тора находит себя в разных отраслях техники.

Еще одним применением газового эжектора является приточная вентиляция. В данном случае газовый эжектор (рисунок 1) выполняет роль вентилятора, позволяющего под­держивать непрерывное перемещение воздуха в вентиляционном канале. Тем са­мым, эжектор обеспечивает вентиляцию и охлаждение помещения.

Существует еще один пример использования газового эжектора, возможность увеличения реактивной тяги двигателя, путем смешения атмосферного воздуха со с потоком газа, выходящего из сопла. Независимо от области применения, технологического назначения газового эжектора, он всегда конструктивно состоит из следующих частей: сопло эжектиру­ющего газа (большего давления), сопло низконапорного эжектируемого газа (мень­шего давления), камера смешения и диффузор.

На этапе проектирования газового эжектора, в расчетной части могут возник­нуть трудности в определении параметров смеси газов на выходе из камеры смеше­ния. Основная задача и основные трудности при расчете эжектора заключаются в определении параметров смеси газов на выходе из смесительной камеры по пара­метрам газов до смешения. Положительными сторонами при расчете газового эжек­тора являются: отсутствие необходимости определения потерь в процессе смеше­ния, анализа процесса передачи энергии, а также не обязательно определять пара­метры потока на выходе из камеры смешения.

В смесительной камере, в любом ее участке и сечении, течение газа описыва­ется тремя уравнениями сохранения энергии (массы, количества движения и энер­гии) [1, c.78]. Если принять смесь газов на выходе из камеры смешения как одномерный по­ток, принять тем самым выравнивание параметров смеси на выходе из камеры сме­шения, то трех уравнений для определения параметров потока смеси газов в выход­ном сечении камеры смешения будет достаточно. Параметры по­тока газа, характеризуют его состояния и позволяют определить любые параметры, с дальнейшим его расчетом. Эти три параметра, как известно, полностью характери­зуют состояние потока газа и позволяют найти любые другие его параметры. Подоб­ный метод решения проектировочной задачи приводит к правильному получению конечных результатов. Принятое условие об одномер­ности потока является суще­ствен­ным, так как сведений о полях скоростей на выходе из камеры смешения расчет дать не может.

1 - приемная камера; 2 - сопло потока большего давления; 3 - камера смешения; 4 - диффузор

Рисунок 1. Газовый эжектор

Газ с давлением 0,6 МПа попадает в приемную камеру, за счет сужения сече­ние снижается давление и увеличивается скорость потока, далее газ попадает в сме­сительную камеру, где происходит смешение газа и передача энергии от газа, ото­бранного с основной магистрали (давление отобранного газа составляет 6,6 МПа, по данным взятым с ГПЗ «ЗабСибНефтехим». Далее смесь газов попадает в диффузор, где за счет увеличения проходного сечения снижается скорость и увеличивается давление.  После увеличения давления на пер­вой ступени (рисунок 2,3), поток газа направляется на вторую ступень для увеличения давления. Вторая ступень эжектор подобна первой ступени. Во второй ступени эжекционной установки подобный цикл повторяется. В итоге мы получаем необходимый подъем давления для топливных нужд газотурбинной установки.

Газовый эжектор играет роль компрессора, который позволяет потоку большего расхода и меньшего давления увеличить свою энергию, за счет энергии потока боль­шего или меньшего расхода высокого давления.

Достаточно часто газовый эжектор используется в машиностроение. В маши­ностроение эжектор выполняет роль аппарата, участвующего в подаче атмосфер­ного воздуха в камеру сгорания газотурбинных установок, двигателей. Газовый эжектор позволяет увеличить мощность работы агрегата и способствует тем самым к увеличению показателей КПД. Потоком большей энергии, в данном случае высту­пает воздух из ресивера, потоком меньшей энергии, является воздух под атмосфер­ным давлением. Чем больше давление воздуха в ресивере, тем больше объема атмо­сферного воздуха можно привести в движение [2, c.104].

Рисунок 2. График повышения давления в первой ступени эжекционной установки в зависимости от сечения

Рисунок 3. График распределение давление по геометрии эжектора первой ступени

Вывод: увеличе­ние скорости потока газа с давлением 6,6 МПа происходит за счет его резкого суже­ния проходного сечения, размеры которого составляют 3,196 мм. Поток газа с дав­лением 0,6 МПа, попадая в приемную камеру увеличивает свою скорость, за счет сужения проходного сечения. Затем, в результате попадания газа в камеру смешения в пристанном слое происходит его резкое снижение скорости, за счет увеличенной скорости потока с высоким давлением в центральной части смесительной камеры. В пристанном слое образуется вихрь смешения. Тем самым и происходит смешение и двух потоков в камере смешения. На выходе из камеры смешения мы можем наблю­дать устоявшуюся скорость смеси газов. Газ из камеры смешения попадает в диф­фузор где за счет увеличения проходного сечения уменьшается скорость потока газа.

Список литературы:

1. Повышение эффективности эксплуатации энергопривода компрессорных станций / Б.П. Поршаков, А.С. Лопатин, А.М. Назарьина, А.С. Рябченко. - М.: Недра, 2009. – 207 с.
2. Обслуживание и ремонт оборудования насосных и компрессорных станций: Учебное пособие / А. А. Коршак, В. А. Бикинеев. – Уфа: Дизайн ПолиграфСервис, 2010. – 152 с.