При оптимизации топочного процесса за счет режимных факторов возможно снижение выбросов NO на 10-40 % (большая цифра относится к , сжигающим природный газ или высокореакционные каменные угли). В случае малореакционных и сильношлакующих топлив внедрение малотоксичного сжигания без соответствующей реконструкции топочной камеры может вызвать шлакование экранов, высокотемпературную коррозию, или увеличение потерь с недожогом топлива.
На котле БКЗ-420-140/5 Карагандинской ТЭЦ-3 были проведены сравнительные опыты при одинаковой нагрузке, но при разном числе включенных мельниц. Котел был оборудован пылесистемой, выполненной по схеме прямого вдувания и двухпоточными горелками, к каждой из которых угольная пыль поступала от двух молотковых мельниц.
При отключении одной из мельниц (с сохранением нагрузки котла) по блокировке закрывались шиберы на внутренние каналы вторичного воздуха тех горелок, которые после останова мельницы начинали работать одним каналом аэросмеси. При этом расход вторичного воздуха на эти горелки уменьшался примерно на 20 %, а на остальные четыре горелки почти на столько же увеличивался. Несмотря на увеличение расхода топлива через работающие мельницы, четыре горелки с одной стороны работали с повышенным избытком воздуха, а четыре горелки с другой стороны, на которые аэросмесь поступала по двум каналам, — с пониженным αг. При работе всех четырех мельниц и равномерной подаче вторичного воздуха αг=1,10. После перераспределения топлива на три оставшиеся в работе мельницы αг для 1-4-й горелок увеличивался до 1,17-1,20, а для 5-8-й горелок уменьшался примерно до 1. Сжигание 2/3 топлива с пониженным коэффициентом избытка воздуха приводило к уменьшению концентрации оксидов азота примерно на 15 %.
В опытах, проведенных при сжигании ирша-бородинского угля на реконструированном котле ПК-10Ш , было обнаружено, что отключение одной из четырех молотковых мельниц и подача через две неработающие горелки 50 % расчетного расхода вторичного воздуха снижают концентрацию оксидов азота почти на 20 % по сравнению с таким режимом, когда через все восемь горелок подавалась топливовоздушная смесь. При этом тангенциальная компоновка горелок обеспечивает незначительное повышение содержания горючих в уносе при работе трех мельниц по сравнению с режимом при работе четырех мельниц.
Более значительное подавление NO за счет изменения режима было получено во время испытаний котла ТП-87 (ТЭЦ-22 Мосэнерго) с жидким шлакоудалением, сжигающего кузнецкий тощий уголь. Котел снабжен двумя пылесистемами с промежуточным бункером пыли, шаровыми барабанными мельницами и воздушной сушкой. Транспортировка пыли в горелки осуществляется горячим воздухом, а отработавший сушильный агент направляется в топку через сбросные сопла, установленные на боковых стенах выше горелок.
Зависимость концентраций NOx от коэффициента избытка воздуха (в поворотной камере) котла ТП-87 при различных режимах работы: 1 — остановлены мельницы и мельничные вентиляторы, D=400 т/ч; 2 — работают одна мельница и мельничный вентилятор, D=405 т/ч; 3 — то же, D=350 т/ч; 4 — работают две мельницы и два мельничных вентилятора, D=430 т/ч; 5 — то же, D-377 т/ч; 6 — мельницы остановлены, мельничные вентиляторы работают, D=405 т/ч
На рисунке выше показано изменение концентрации NOx на этом котле номинальной производительностью 420 т/ч. При работе обеих мельниц в поворотной камере котла концентрация оксидов азота составляла при αпк =1,17 около 1100 мг/м3 (кривая 4). Останов одной пылесистемы увеличивал выброс NOx примерно до 1450 мг/м3, а выключение обеих мельниц — до 1850 мг/м3 (кривая 1). Связано это с изменением коэффициента избытка воздуха в горелках. При работе пылесистем значительная часть воздуха в виде отработавшего сушильного агента поступает через сбросные сопла помимо горелок. Ступенчатый ввод воздуха в топку обеспечивает более низкие выбросы NOx. Максимальный эффект получается при прекращении подачи в мельницы сырого угля и при работающих мельничных вентиляторах (кривая 6), так как при этой схеме реализуется двухступенчатое сжигание в полном объеме.
Как видно из приведенных данных, на одном и том же котле, только за счет изменения режима сжигания топлива, удается получить результаты, отличающиеся более чем в 2 раза. При этом даже самый экологически благоприятный режим (кривая 6) не приводит к увеличению содержания горючих в уносе: остается в этом режиме практически на том же уровне (19,2 %), что и при работе одной или обеих мельниц и мельничных вентиляторов (соответственно 16,5 и 19,4 %).