PV Roslyakov, докторе. tehn. науките,
IL Ionkin, LE Egorova, кандидат на tehn. науки
Москва енергетика институт (ТУ)
Намаляване замърсяването на околната среда с токсични продукти на горенето на органични горива е една от най-важните проблеми на системата за руската власт. В момента има доста строги правила, регулиращи емисиите в атмосферата. По-голямата част от съществуващите котли, имат значително по-високи нива на емисиите на азотни окиси. от това се регулира от ГОСТ R50831-95 (фиг. 1). Към днешна дата, разработени голям брой методи за намаляване на емисиите на азотни оксиди, както в Етап изгаряне на гориво (т.нар технологично vnutritopochnye или събитие) и пречистване на газове, стъпка на охлаждане продуктите на горенето (например DeNOx). Последните методи са високо ефективни, позволяващи да се осигури предварително определени нива на емисиите на азотни оксиди, и са широко използвани в технически развитите страни. Въпреки това, много високи капиталови и оперативни разходи, необходимостта да се настанят големи инсталации и дългото време, необходимо за прилагането им, което прави прилагането на тези технологии към съществуващите руски котли много малко вероятно в обозримо бъдеще.
Въпреки това, ръстът на промишленото производство и бързото въвеждане в експлоатация на мощности за производство на електричество, което е планирано в следващите години, необходимостта да се намалят емисиите от вече монтираното оборудване. Особено остро този проблем става, ако все още се случва да започне подмяна на природен газ с твърдо гориво и мазут.
Трябва да се отбележи, че въвеждането на тези технологии може да се наблюдава не само намаляване на ефективността на системата за бойлер, но сложността на процеса на регулиране. Последното често се дължи не само на нарастващата сложност на регулаторна схема, но лошото състояние на апаратура, инсталирана на котела.
Една от най-лесно приложимите мерки за сигурност е да се намали излишната въздух в пещта. Чрез намаляване на съдържанието на кислород в зоната на горене има подтискане на двете термични и гориво NOx. Ето защо, на събитието може да се прилага по време на горенето на всички изкопаеми горива. Тя позволява не само да се намалят емисиите на NOx, но и леко да се увеличи ефективността на котела чрез намаляване на топлинните загуби от отработените газове и за собствена енергия нужди.
Ефект на излишък на въздух за образуване на азотни оксиди се описва крайната зависимост с максимум при бавачка = 1.15-1.25 за котли и газьола бавачка = 1.4-1.5 за въглища котли, в зависимост от дизайна и състоянието на горелките на горивната камера (фигура . 2). Където максималното съдържание на NOx в димните газове съответства на стойност на коефициента на излишък на въздух, при което се постига горивото (Фигура 3) най-пълно изгаряне на дадените условия.
Трябва да се подчертае, че образуването на азотни окиси включва само въздуха, който се подава в активната зона на горене с горивото. Промяна на размера на всмукване на студен въздух в горивната камера, който не участва в процеса на запалване и изгаряне на горивото не влияе на образуването на азотни окиси. Следователно, за същите стойности на коефициента на излишък на въздух при изхода на пещта за банкомати поради различните всмукване въздух в излишък CUG могат да се различават значително. Това, от своя страна, води до различно NOX изход. Освен това, прекомерно намаляване на излишния въздух в зоната на горене е придружен не само увеличава неизгоряло гориво, но също така увеличаване на освобождаване NOX поради бързо появяване на азотни оксиди (NOx в зависимост ляво клон на фиг. 2а).
Много често на практика котли работят с относително високи съотношения въздух излишък близост до бавачка на стойности (вж. Фиг. 4). За тези звена се намали излишния въздух показва добри резултати. Чрез понижаване на излишния въздух стойности за арабска акър = 0.02-0.04 + (фиг. 4) е обикновено емисии на азотни оксиди намаление от 10-30%. Тя не изисква никакви допълнителни капиталови и оперативни разходи, както и всички разходи за неговото количество изпълнение на разходите на оперативни тестове на котела.
По този начин, при изгарянето на природен газ и петрол чрез организация контролира умерена химически underburning може да се постигне значително намаляване на емисиите на NOx. Въпреки това, за да се увеличи химичната underburning стойности излишък CO концентрация = 50-100 ррт (62,5-125 мг / м), което е значително по-ниска от стандартните стойности, е непрактично, поради малкия последващ ефект (Фигура 5) и увеличаване на общата токсичност на димните газове поради растеж емисиите на СО и бензо (а) пирен. По този начин намаляване на азотните оксиди достига 30-40%.
Трябва да се отбележи, че в много котли има значителен колебания на концентрацията на кислород в продуктите на горенето. Това може да се дължи на автоматичната работа, както и с лошо техническо състояние на уреда бойлер. Например, в котел-75-3,9 CKTI монтиран на СНР "СМР" наблюдават колебания концентрация O2 в изгорелите газове в обхвата от около 6.8-7.8%, а при опит да се установи режим с контролирана концентрация на неизгорял CO варира 0-700 мг / m3 (фиг. 8). Ето защо, за такива котли изисква предварителна работа по укрепване и корекция на АКТБ.
Един аргумент срещу режима на изпълнение с умерено неизгоряло гориво е да се увеличи отделянето на бензо (а) пирен С20 Н12 (фиг. 6). Всъщност бензо (а) пирен като вредно вещество, тя принадлежи към първия клас на опасност и следователно е по-токсичен от азотни окиси. Въпреки обективно количествено екологичните показатели на различните видове горивни може да се прилага само като токсичността на различни вредни примеси (NOx. CO, C20H12) и техните масови емисии.
Известно е, че концентрациите на различни примеси в продуктите от горенето е тясно свързана. Промяна на резултатите от режим горене в увеличаване на съдържанието на някои примеси, докато намаляването на емисиите на друга (фиг. 5, 9). Следователно, режим на безопасността на околната среда ще бъде по-висока, толкова по-малка от стойността на общия показател на относителна опасност излъчваната димни газове.
Проведените експериментални изследвания на СО превръщане и BP в котелни инсталации газовия показани в схематична приложимост на различни режими на котел горене (фиг. 10).
Режими неизгоряло гориво имат по-ниски концентрации на O2 в зоната на горене и намалено ниво на температурата в горивната камера, в резултат на процеса на затягане доизгаряне продукти от непълно изгаряне на горивото в свързващия канал на растението на котела. По този начин, в зависимост от степента на химически неизгорял въглерод (т.е., забавяне на процеса на горене по дължината на пътя на газ) по принцип, следните варианти промени PD и СО концентрация в канала на котела газ (фиг. 10Ь, С, D).
За сравнение, екологични видове горивни безопасност обсъдени по-горе (фиг. 7) за всеки индекс изчислява общия опасност Sn продукти на горенето, е сумата от частични показатели вредност Pi CO, NOx и BP. Реални стойности вредност Pi на свой ред характеризират специфичния размер на вредно вещество и относителната токсичност и представлява броят на грама вредни примеси MJ, в резултат от изгаряне на гориво гр разделени от относителната топлина на изгаряне на гориво и по отношение на замърсители токсичност:
Изработено на тестовите резултати (фиг. 14) Pi и Sn изчисления показват, че доминиращата принос за общата отделянето на вредни горивни газове в атмосферата като NOx азотни оксиди, главно поради NO2. Делът им в общия риск на изтласкване, за различните видове рамките на 90 до 98%. Приносът на химични продукти неизгорели (CO и BP) при нормален режим на горене е пренебрежимо (<1 - 2%). Поэтому для увеличения экологической безопасности сжигания природного газа в первую очередь необходимо снижать эмиссию NOX. При реализации режимов с недожогом вклад выброса СО и БП в суммарную вредность уходящих газов увеличивается всего до 7 - 8%, не смотря на то, что как показали эксперименты, выход БП при режимах с недожогом увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с обычным сжиганием (см. рис. 14).
Изгарянето на гориво без underburning (. 10а Фиг и крива 1 на фиг. 14), когато въглероден моноксид е почти отсъства в димните газове над цялата дължина на пътя на газ, Sn стойност по пътя на газ остава по същество непроменена, въпреки че има лека тенденция към намаляване на PSU резултат доизгаряне в пътя на газ (крива 1 на фиг. 15).
Най-екологичният от горните режими са режими с умерено в 1.05 underburning <аРВЭ<1,07 (кривые 4 и 5 на рис. 14 и 15). При их реализации происходит небольшое затягивание процесса горения, в результате чего догорание монооксида углерода почти полностью завершается в пределах газового тракта котельной установки и его концентрация за дымососом не превышает 30 - 60 ррm (37,5-75 мг/м 3 ) (см. рис. 10в, 12 и 14).
Режими ниско неизгорял въглерод в 1.07 <аРВЭ <1,1 (кривые 2 и 3 на рис. 14) характеризуются незначительными концентрациями СО в дымовых газах в контрольном сечении (менее 50 ррm или 62,5 мг/м 3 ) и за дымососом (0 - 20 ррm или 0-25 мг/м 3 )), что приводит к снижению эмиссии NOx на 25 - 30% по сравнению с обычным сжиганием природного газа. Тем не менее, они имеют более высокие значения SП чем режимы с умеренным недожогом топлива (за счет большего содержания оксидов азота) и потому являются менее экологически чистыми (рис. 15).
Следователно, режими са най-умерен underburning оправдано от гледна точка на безопасността за околната среда, така и от гледна точка на ефективно изгаряне на природен газ.
Трябва да се отбележи, че работата на долния излишък на въздух с умерена контролиран underburning налага по-високи изисквания за състоянието на устройството бойлер, контролно-измервателните устройства, както и обучение на персонала за експлоатация и технологичната дисциплина.
Известно е, че по-голямата част от действащия в момента в електроцентрали котли термични са въведени в експлоатация преди повече от 20 години и, като правило, тяхното изпълнение не отговаря напълно проектните стойности. Това се отнася преди всичко до чашката на студен въздух в димоотводите в горивната камера и котли, които надвишават нормираните стойности и равномерността на разпределение на гориво и въздух за горелката.
Ето защо, преди въвеждането на режима на горене контролирани умерен underburning уплътнение трябва да държите пещ, проверка на стандартните устройства и премахване на нарушенията в гориво-въздушни пътища. Последното позволява да се оптимизира горене и намаляване на добива на СО и на СР. В този случай максималните стойности на концентрациите на NOX остават непроменени, но цялата крива на NOx (а) е изместен за понижаване на излишния въздух (Фиг. 16).
Допълнителна провежда тестове в режим за настройка, по време на която установената стойност на критичния акър и adop допустимото работно излишък на въздух при различни натоварвания и разработен режим котли карта. Както е отбелязано по-горе, за да се намали въздух излишъкът работа може да бъде до ниво, която не причинява увеличение на концентрацията на СО в димните газове над 50-100 ррт (62,5-125 мг / м 3). Конкретната стойност на adop. съответстващ на това ниво на СО, зависи от запечатването на горивната камера, съвършена горелката и равномерността на разпределение на гориво и въздух между горелките.
При осъществяването на съществуващите режими котли трябва да се обърне контролира умерена underburning специално внимание на инструментален контрол на горивния процес. Това се дължи на факта, че режимът контролира умерена неизгорял въглерод е в доста тесни граници на излишък на въздух. Котли работят в тези условия, само въз основа на показанията на стандарт Oxygen (която също често имат малък точност) в режим сечение, е изключително трудно. Например, в преходни условия концентрацията на СО в димните газове може да достигне няколко хиляди мг / м. Освен това, в случай на непълно горене режима се извършва и превръщането на CO в газовия поток BP бойлер система, до аспиратора. Всичко това поставя допълнителни изисквания към контрола инструмент на състава на отработените газове и квалификацията на оперативния персонал.
Като се има предвид експерименталните резултати за ефективни режими на прилагане на контролирано неизгорял умерена организация е необходимо непрекъснато наблюдение на състава на димни газове в същото време в следващите раздели на канала на котела газ: в секцията режим - мониторинг на концентрацията O2 и CO сечение дихателен за - мониторинг на концентрацията на СО. Известно е, че образуването на азотни окиси е напълно завършен в горивната камера и по-нататък по пътя на концентрацията на газ (по отношение на сухи газове и а = 1,4) и масата поток почти непроменена (фиг. 11, 12, 14). Следователно, контрол на съдържанието на NOx може по принцип да бъдат разположени във всяка от тези пътища секции газ, където се предоставя най-високата представяне на резултатите. По време на тестовете въвеждане в експлоатация за съставяне на режима карти също се насърчават да провеждат инструментални измервания на бензо (а) пирен в секцията път режим газ и в напречно сечение на аспиратора.
СО и NOx концентрации в секцията за измерване дихателен могат да се използват за постоянно наблюдение на инструмент маса на емисиите на вредни вещества в №2tp въздух отчети на околната среда и форма.
Изгарянето на природен газ с контролиран лека underfiring намалява емисиите на азотни окиси с 30-40%, докато повишаване на ефективността на котела.
Индикаторът опасност Обобщение такива режими на 1.5 - 2.0 пъти по-малко, отколкото в обикновеното изгаряне на природен газ в съответствие с карта режим, както и общия принос на въглероден окис и бензо (а) пирен в общите вредните емисии от котела към атмосферата не надвишава 3 - 7%.
Следователно, контролирани режими са най-умерен underburning оправдано от гледна точка на околната среда чистота на и от гледна точка на ефективно изгаряне.
Режими на контролирани умерен underburning са икономически ефективни и бързо разгръщане на, тъй като те лесно могат да бъдат приложени на котела, в резултат на въвеждане в експлоатация тестове.
За ефективно бойлер експлоатация с контролиран лека underburning изисква пълна информация за приключване на процеса на изгаряне на гориво, това е възможно само въз основа на едновременни измервания на съдържанието на CO в димните газове в раздела режим и в напречно сечение на аспиратора.
режими за изпълнение контролирани underburning полезно, когато модернизация АРС, бойлер. За тези цели трябва да предоставят за инсталиране на котела системи за измерване, за да контролира съдържанието на O2, CO и NO в продуктите на горенето.
изтегляне Controlled химически underburning е ефективен метод за намаляване на емисиите на азотни оксиди в arhiv.zip (516 СВТ)
Свързани статии