Физико-химические основы методов подавления образования оксида азота при сжигании топлив

Влияние снижения избытка воздуха на образование оксида азота

Снижение концентрации кислорода в зоне горения воздействует на образование NO двояким образом: с одной стороны, их концентрация падает вследствие меньшего образования топливного NO, с другой стороны, возрастает концентрация термического NO в связи с ростом температуры при снижении значения α.

На рисунке ниже приведены данные, показывающие влияние концентрации О2 в топке на эмиссию NO для котлов с сухим и жидким шлакоудалением при сжигании каменного и бурого углей. Видно, что наибольшее влияние уменьшения концентрации кислорода на снижение NО проявляется при сжигании каменного угля в высокотемпературной топке с жидким шлакоудалением, наименьшее — при сжигании бурого угля в топке с сухим шлакоудалением.

Влияние концентрации кислорода на эмиссию NOx при сжигании углей в топках с жидким к сухим шлакоудалением

Влияние концентрации кислорода на эмиссию NOx при сжигании углей в топках с жидким к сухим шлакоудалением. 1 — каменный уголь; 1а — каменный уголь, тангенциальное сжигание; 2 — бурый уголь

Эти данные позволяют предположить, что доминирующим фактором, определяющим эффективность рассматриваемой технологии, является снижение выхода топливного оксида азота, как это следует из выражения (4.26). Основным недостатком этого метода при использовании на угольных котлах является увеличение недожога топлива с уменьшением а. В связи с этим в случае сжигания углей при пониженных концентрациях кислорода с целью увеличения скорости сгорания применяют высокоэффективные мельницы тонкого помола.

Зависимость эмиссии NO в % отн. и концентрации несгоревшего топлива в летучей золе при различной тонкости помола каменного угля

Зависимость эмиссии NO в % отн. и концентрации несгоревшего топлива в летучей золе при различной тонкости помола каменного угля от а: А — 30/6; В — 20/3.5; С-Е — 12/0,3 и 20/ 3,5 ( увеличивается доля фракции12/ 0,3); F- 12/0,3

На рисунке выше показана зависимость эмиссии NO в % отношении и концентрации несгоревшего топлива в летучей золе от избытка воздуха а при сжигании угля на блоке мощностью 300 МВт при различной тонкости помола. Последнюю оценивали в процентах фракции, прошедшей через сита с отверстиями 0,09 и 0,2 мм. Например, кривая А относится к тонкости помола 30/6. Это означает, что 30 % угольной пыли задерживается на сите 0,09 мм и 6 % не проходит через сито 0,2 мм. Аналогично оценена тонкость помола для случаев, описываемых кривыми B-F.

Из приведенных данных видно, что при уменьшении α от 1,3 до 1,1 для случая, описываемого кривой А, эмиссия NO уменьшается от 90 до 77 % отн., т.е. примерно на 17 % при одновременном увеличении продуктов недожога на 2 %. Для обеспечения первоначального уровня недожога необходимо изменить тонкость помола. Например, при тонкости помола, соответствующего кривой В, недожог станет меньше при α = 1,1,    чем при α = 1,3 при сжигании более крупной(кривая А) фракции.

Снижение образования NO за счет рециркуляции дымового газа

Этот способ является одним из распространенных для уменьшения эмиссии NO. Он основан главным образом на снижении температуры в топке за счет подачи в факел значительного объема дымового газа с температурой 300-400 °С. Уровень подавления NO может быть оценен, если известны температуры до и после включения рециркуляции. Кроме того, при рециркуляции имеет место уменьшение концентрации кислорода в зоне горения, что должно приводить к уменьшению топливного NO.

Типичные данные по влиянию рециркуляции на снижение NO показаны на рисунке:

Влияние количества газов рециркуляции на снижение NOx

Влияние количества газов рециркуляции на снижение NOx

Видно, что этот метод снижения выхода NO наиболее эффективен при сжигании топлив, практически не содержащих азота, в первую очередь на газовых котлах. Менее эффективен он при сжигании мазута и каменного угля на котлах с жидким шлакоудалением. При сжигании угля в котлах с сухим шлакоудалением метод малоэффективен. Эти данные можно объяснить тем, что в основном рециркуляция подавляет образование NO по термическому механизму и мало влияет на топливный NO.

Снижение температуры подаваемого в горелки воздуха

Эффективность этого метода подавления NO основана на уменьшении температуры в топке, что оказывает влияние на количество термического оксида азота. Типичные данные такого влияния при сжигании природного газа приведены на рис. 4.8. Видно, что уменьшение температуры воздуха, подаваемого в топку, от 400 до 0 °С позволяет снизить концентрацию NО в дымовом газе от 800-1200 до 100-200 мг/м3.

Влияние температуры дутьевого воздуха на образование NOx при сжигании газа

Влияние температуры дутьевого воздуха на образование NOx при сжигании газа

Использование топлив с низким содержанием азота для снижения выброса NO

Эмиссия N0x часто определяется содержанием в топливе азота и кислорода. Из этого следует, что в ряде случаев одним из возможных способов снижения эмиссии NO является замена используемого топлива на другое с более низким содержанием азота при условии, что температура в зоне горения не будет превышать прежнюю.

Развита оригинальная технология, по которой для снижения выброса NO проводится предварительный прогрев угля при температурах 500— 900 К. Согласно данным стендовых испытаний эмиссия NOx непрерывно уменьшается, а температура в зоне горения, напротив, увеличивается по мере увеличения температуры прогрева угля, вследствие повышения скорости горения коксовых частиц в факеле. В соответствии с этими данными с учетом закономерностей очевидно, что при использовании обсуждаемой технологии следует ожидать уменьшение образования топливного и увеличение термического оксида азота. В конечном итоге уровень снижения выброса NOx будет определяться концентрацией N-содержащих веществ в топливе, температурами прокалки и горения.

В современной промышленности невозможно обойтись без качественных уплотнителей различных форм и размеров. Производство уплотнителей с ваших эскизов доступно по ссылке.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector