Меры снижения эмиссии вредных веществ

Отдельные компоненты продуктов сгорания авиационных топлив токсичны, загрязняют окружающую среду, способствуют образованию фотохимического смога, отрицательно действуют на человека. К таким компонентам относятся оксиды азота (NO_X), серы (SO_X), углерода (СО) , сернистые соединения (Н₂S), углерода (СН) и дым (частички сажи). Количественно наличие отдельных выбросов оценивают в граммах загрязняющего вещества, приходящегося на 1 кг сгоревшего топлива.

К наиболее химически активным выбросам относят соединения серы

(SO₂, SO₃), которые во взаимодействии с водяными парами образуют серную кислоту. Самое радикальное средство борьбы с образованием сернистых соединений – снижение содержания серы в самом топливе.

    Эмиссия оксидов азота (NO_X) резко увеличивается при повышении температуры, давления газа и времени пребывания смеси в зоне высоких температур. Проблема образования оксидов азота особенно обострилась в связи с ростом параметров рабочего процесса авиационных ГТД (π_к*, Т_г*).

    Выбросы оксидов углерода (СО) и углеводородов (СН) интенсифицируются на режимах малой мощности ГТД, когда вследствие понижения температуры и давления в КС, а также ухудшения качества и равномерности распыливания топлива уменьшается полнота сгорания.

    Для снижения уровня токсичности выбросов авиационных ГТД применяют следующие меры:

    - использование многогорелочных фронтовых устройств с форсунками воздушного распыла. Такая КС обладает низким уровнем выбросов вследствие невысокой температуры в зоне горения и малого времени пребывания ТВС в ней (1-2 мс вместо обычных 4-6 мс);

    - применение двухзонных КС с последовательным расположением зон и с предварительным смешением топлива и воздуха. При этом на режиме малой мощности работает только первая зона, куда поступает ТВС, подготовленная в предварительной камере смешения. При увеличении режима работы топливо начинает поступать в основную зону. Такое последовательное расположение зон горения позволяет использовать зону малой мощности на повышенных режимах как дежурную и увеличить избыток воздуха в основной зоне. Это приводит к уменьшению температуры и времени сгорания смеси в основной зоне и снижению эмиссии NO_X;

- применение двухъярусных КС, в которых, как и в двухзонных, сгорание ТВС оптимизировано на крайних по мощности режимах: на малых нагрузках работает только внешний контур, а при увеличении режима работают обе зоны.

Рис. 31. Схема двухзонной КС с последовательным расположением зон

1 – форсунки зоны малой мощности; 2, 4 – каналы предварительного смешения топлива с воздухом; 3 – зона смешения вторичного воздуха с продуктами сгорания; 5 – форсунки основной зоны горения; 6, 7 – перфорированные конические стабилизаторы пламени.

Рис. 32. Схема «двухъярусной» камеры сгорания

1 – форсунки основной зоны; 2 – форсунки зоны малой мощности;                                  3 - электрическая свеча