Analysis of combustion process in industrial gas engines powered with high methane and nitrified low-calorific gases

• Autorzy: Rojewski J. , Ślefarski R. , Wawrzyniak J.

Warianty tytułu

PL

Analiza procesu spalania w przemysłowych silnikach gazowych zasilanych gazami wysokometanowymi i niskokalorycznymi zaazotowanymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of an investigation of gas engines used in the Polish system of natural gas transmission. The investigation concerned both four-stroke and two-stroke engines. The engines were fed with two kinds of gas fuel - low-calorific natural gas containing 54.5 % of methane, and with high-methane (up to 95 %) natural gas. Combustion in both types of engines with different methods of mixture supply into the cylinder was analysed for different parameters. The paper also presents numerical computations of basic physical values characterizing combustion of gas fuels in engines. The computations were made with Cantera numerical code based on the mechanism of elementary reactions occurring while burning methane GRI 3.0 for various molar fractions of methane in the gas fuel.

PL

W artykule przedstawiono rezultaty badań silników gazowych wykorzystywanych w polskim systemie przesyłowym gazu ziemnego. Badania te wykonano na silnikach cztero- i dwusuwowych. Jednostki te były zasilane dwoma rodzajami paliw gazowych: niskokalorycznym gazem ziemnym o zawartości metanu wynoszącej 54,5 % oraz wysokometanowym gazem ziemnym zawierającym do 95 % metanu. Analizie poddano proces spalania w wyżej wymienionych silnikach dla różnych parametrów eksploatacyjnych oraz różnych metod doprowadzenia mieszanki do cylindra. Przedstawiono również obliczenia numeryczne podstawowych wielkości fizycznych charakteryzujących proces spalania paliw gazowych w silnikach. Obliczenia przeprowadzono przy użyciu kodu numerycznego Cantera, bazującego na mechanizmie reakcji elementarnych zachodzących przy spalaniu metanu GRI 3.0 dla różnych udziałów molowych metanu w gazie paliwowym.

Słowa kluczowe

EN

gas engine; natural gas; misfiring; Cantera

PL

silnik gazowy; gaz ziemny; wypadanie zapłonów; Cantera

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 52, nr 1
• Strony: 42--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Rojewski J.

autor

Ślefarski R.

autor

Wawrzyniak J.

• Faculty of Working Machines and Transportation at Poznan University of Technology,

Bibliografia

• [1] GRI-Mech 2.11, An optimised detailed chemical reaction mechanism for methane combustion and NO formation and reburning, GRI Document No: GRI-97/0020, Gas Research Institute, Chicago 1997.
• [2] Miller R., Davis G., Lavoie G., Newman C., Gardner T.: A super extended Zeldovich mechanism for NOx modeling and engine calibration, SAE, 1998.
• [3] Kowalewicz A.: Podstawy procesów spalania. WNT, Warszawa 2000.
• [4] United States Environmental Protection Agency, AP42, Fifth Edition, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Vol.1: Stationary Point and Area Sources.
• [5] Blasiak W., Nabil R.: Experimental study: thermal performance of ceramic regenerative heat exchengers used in HiTAC regenerative burning systems, 25th Topic Oriented Technical Meeting, Stockholm, Sweden, October 2003.
• [6] Cabra R., Chen J.-Y. i in.: Lifted methane-air flames in a vitiated coflow, Combustion and Flame, 2005, Vol. 143, s. 491-506.
• [7] Carrea E.: High temperature air combustion: application to lean high pressure combustors, 4th International Symposium on High Temperature Air Combustion And Gasification, Rome, Italy, November 26-30, 2001.
• [8] Chomiak J.: Podstawowe problemy spalania. PWN, Warszawa 1977.
• [9] Dobski T.: Combustion gases in modern technologies. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2009.
• [10] Ślefarski R.: Combustion of low calorific natural gases with highly preheated air. PhD Thesis Poznan University of Technology, 2008.
• [11] Pischinger R., Klell M., Sams T.: Thermodynamik der Verbrennungskraftmaschine. Springer Wien, New York 2011.