Разработка газотурбинной установки на метано-водородном топливе

Конструкторское бюро «Водород СМ», созданное на базе Научно-образовательного центра газодинамических исследований (НОЦ ГДИ) Самарского университета им. Королёва совместно с АО «Силовые машины», начало разработку технологии для создания первой отечественной газотурбинной установки на метано-водородном топливе. Научно-технический совет КБ возглавил генеральный конструктор АО «Силовые машины» Александр Ивановский, начальником КБ стал старший научный сотрудник НОЦ ГДИ Сергей Матвеев.

Экспериментальную модельную камеру сгорания изготовят на 3D-принтере в лаборатории аддитивных технологий университета. К экспериментам по горению метано-водородных смесей планируется приступить в феврале 2021 г. Разработку технического проекта камеры сгорания газотурбинной установки предполагается завершить в 2023 г., после чего на промышленном предприятии будет изготовлен опытный образец.

Начальник КБ «Водород СМ» Сергей Матвеев пояснил: «Основным направлением работы станет разработка камер сгорания энергетических газотурбинных установок, работающих на альтернативном топливе с высоким содержанием водорода. Это новое направление в энергетике России, подобных отечественных установок пока не существует. Первым нашим проектом станет разработка камеры сгорания для перспективной газотурбинной установки ГТЭ-65.В мощностью 65 МВт. В качестве топлива в этой установке будет использоваться метано-водородная смесь, что позволит увеличить мощность турбины и снизить количество вредных выбросов в атмосферу».

Ректор Самарского университета им. Королёва Владимир Богатырев сообщил: «В этом году на базе нашего университета открылись два конструкторских бюро, созданных в партнерстве с ведущими технологическими компаниями страны – «Силовые машины» и «ОДК». В наше партнерство с АО «Силовые машины» мы вкладываем уникальную экспериментальную базу и опыт фундаментальных исследований и прикладных разработок в области создания эффективных топливных смесей и инновационных камер сгорания газотурбинных двигателей.

Такое взаимодействие является эффективным инструментом в обеспечении технологического лидерства страны и успешно развивает кооперацию ведущих научных центров с реальным сектором экономики, увеличивая масштабы исследований по флагманским наукоемким направлениям».

Добавление водорода будет обеспечивать более полное сгорание топлива, благодаря чему снизится выброс оксида углерода и несгоревших углеродов, кроме того, уменьшится общий выброс углекислого газа и расход топлива. Самарским исследователям предстоит оптимизировать конструкцию камеры сгорания, определить наиболее эффективный состав топливной смеси, решить проблему акустических пульсаций, возникающих при горении метано-водородного топлива, а также разработать мероприятия по максимальному снижению выбросов оксидов азота.

Как показали предварительные исследования, использование метано-водородной смеси с долей водорода 40-50% увеличит мощность газотурбинной установки примерно на 10%. Такие энергоустановки можно применить на крупных промышленных предприятиях, для тепло- и электроснабжения жилых районов.

Источник: Самарский университет