Flyash Adhesion in Simulated Coal-Fired Gas Turbine Environment

Abstract

A rich-quench-lean subscale turbine combustor has been used to expose specimens to the products of combustion from several beneficiated coal-water fuels. An analytical scheme is formulated to extract sticking coefficients from the measured weight gain data, particle size spectrum, and particle density and composition. The inferred sticking coefficients, appropriate for impaction on the pressure surface, range between 0.0003 and 0.11 and are strong functions of the gas and surface temperatures but rather insensitive to the impact angle. The implications of these results on coal-fired gas turbine operation are discussed.

Turbine Cascade Optimization Against Particle Deposition

“…1 presents the particle distributions considered by the various workers in cascade deposition and erosion studies. As it can be seen, there exist basically two distributions which correspond in general to ash (1,4,5) and air dust and sand particles (9,10,11,12). The present study deals with the first distribution, typical of PFBC plants.…”

“…The problem is thus faruQfrom solved, especially since only a portion of the deposited particles remains on the surface. The adhesion and sticking fraction of particles has also been studied (5,7,12) but at present there is no solid evidence to suggest that the sticking ratio will vary on the blade surface. Hence the actual particle adherence rate is expected to be proportional to the calculated deposition rate although the results of Wenglarz (1,5) suggest that this is very small (about 596).…”

Βελτιστοποιηση Πτερυγωσεων Στροβιλων Με Σκοπο Την Ελαχιστοποιηση Των Προσκρουσεων Και Της Ολικης Εναποθεσης Στερεων Σωματιδιων Στις Αεροτομες

“…Figure 21 presents the particle distributions considered by the various workers in cascade deposition and erosion studies. As it can be seen, there exist basically two distributions which correspond in general to fly ash (Menguturk [90], Wenglarz [153,154]) and air dust and sand particles (Tabakoff vii étal, [57,138], Raask [114] and Alhuwalia [4]). The present study deals with the first distribution, typical of PFBC (Pulverized Fluidized Bed Combustion) plants.…”

“…Οι μηχανισμοί μεταφοράς των σωματιδίων στις επιφάνειες των πτερυγίων όσο και προσκόλλησης τους σε αυτά είναι πολύπλοκοι και δεν έχουν γίνει μέχρι σήμερα πλήρως κατανοητοί [154]. Οι μελέτες έχουν ωστόσο αποδείξει ότι τό κατάλοιπο προκαλεί (i) μείωση τής ενεργού διατομής της ροής μέσα στο κανάλι, (ii) αλλοίωση της ροής στο χείλος εκφυγής και αυξημένες αεροδυναμικές απώλειες, (iii) αύξηση της τραχύτητας της επιφάνειας των πτερυγίων καί (iv) αλλοίωση της διαδικασίας μεταφοράς θερμότητας από τα πτερύγια προς την ροή [4,10,11,65,115,153,154,157].…”

“…Στα μικρότερα σωματίδια (dp <0.01μηι) υπερισχύει η διάχυση Brown και η θερμοφορετική έλξη (αν υπάρχει ισχυρή βαθμίδα θερμοκρασίας στο οριακό στρώμα) [60,67,142,148]. Γιά τα μεγαλύτερα, ισχύει η τυρβώδης διάχυση (turbulent diffusion) μέσα στο οριακό στρώμα, καθώς κατευθύνονται προς το πτερύγιο από τις δίνες που αναπτύσσονται στο τυρβώδες οριακό στρώμα του πτερυγίου, κυρίως στην ράχη [4,38,60,100,105,117] (σχήμα 18). Η οξειδωτική φύση των θερμών σωματιδίων μπορεί να επιδεινώσει τον ρυθμό φθοράς των πτερυγίων.…”