SwRi thiết kế vòi phun hydro an toàn hơn, hiệu quả hơn cho tuabin khí.
Viện Nghiên cứu Tây Nam đang thiết kế các hệ thống đốt hydro đổi mới cho các tuabin khí được sử dụng trong sản xuất điện. Các thiết kế ngăn chặn hiện tượng hồi điện, một mối lo ngại phổ biến trong các hệ thống đốt nhiên liệu hydro, trong đó ngọn lửa từ buồng đốt đi vào vòi phun, có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị.
Nhiên liệu hydro có nhiều lợi ích bao gồm thực tế là nó không tạo ra khí thải carbon trong quá trình đốt cháy. Tuy nhiên, một trong những điều đặc biệt khó khăn là nó có tính phản ứng cao, khiến nó khó hoạt động hơn so với khí tự nhiên hoặc nhiên liệu lỏng mà tua-bin khí thường chạy.
Griffin Beck , quản lý bộ phận Máy móc Năng lượng và Động cơ đẩy của SwRI, cho biết:
Với nhiên liệu hydro tinh khiết, các thiết kế phát thải thấp truyền thống rất dễ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng hư hại được gọi là hiện tượng hồi tưởng.
“Điều này xảy ra khi ngọn lửa trong buồng đốt cháy lại vào vòi phun, có thể làm hỏng thiết bị.”
Để khắc phục điều này, SwRI đang khám phá những cách mới để trộn không khí và hydro trong vòi phun đồng thời tránh hiện tượng hồi tưởng. Các thiết kế, cũng hướng tới lượng khí thải nitơ oxit (NOx) rất thấp, được tạo ra như một phần của dự án hỗ trợ phát triển hệ thống đốt 100% nhiên liệu hydro cho tuabin khí công nghiệp.
“Một trong những lý do khiến hydro trở thành nhiên liệu thay thế hấp dẫn là nó không tạo ra khí thải carbon dioxide, nhưng lại tạo ra NOx. Tuy nhiên, nếu không khí và hydro được trộn hiệu quả trong vòi phun, thì lượng khí thải NOx sẽ thấp hơn đáng kể,” Beck nói.
Các vòi hoạt động bằng cách trộn không khí với nhiên liệu hydro thông qua các đường dẫn nhỏ, vuông góc. Thiết kế này cho phép không khí và hydro trộn nhanh trước khi bị đẩy ra khỏi vòi và đi vào buồng đốt ở tốc độ dòng chảy để ngăn hiện tượng hồi lưu.
Beck cho biết: “Khi một lượng không khí và hydro thích hợp được trộn lẫn rất tốt, lượng khí thải NOx sẽ rất thấp. “Ngoài ra, không khí và hydro bị đẩy ra khỏi vòi quá nhanh nên ngọn lửa trong buồng đốt không thể truyền ngược lại được.”
Việc thiết kế và phân tích các vòi phun đã được thực hiện bằng cách sử dụng kinh nghiệm sâu rộng của đội ngũ nhân viên trong Bộ phận Kỹ thuật Cơ khí và Hệ thống Truyền động tại SwRI. Các thành viên của nhóm liên ngành đã dựa vào tính toán động lực học chất lỏng cũng như các công cụ máy học để tạo, phân tích và tối ưu hóa các thiết kế vòi phun.
Beck cho biết: “Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã sử dụng các công cụ tính toán và phân tích của Viện để thiết kế và mô hình hóa công nghệ này. “Các mô phỏng thực tế mà chúng tôi đang thực hiện cực kỳ chuyên sâu về mặt tính toán, đòi hỏi toàn bộ các phần của cụm máy tính hiệu suất cao của chúng tôi trong nhiều ngày để giải quyết các vấn đề về máy tính này. Nó cho phép các kỹ sư của chúng tôi lấy một số ý tưởng độc đáo và áp dụng chúng vào thử thách này.”
SwRI THIẾT KẾ MÁY PHUN HYDRO AN TOÀN HƠN, HIỆU QUẢ HƠN CHO TUA BAN KHÍ,
