Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Воздействия на процессы сжигания топлив






а) Сжигание топлив с малыми избытками воздуха

 

Сжигание топлив с малыми избытками воздуха является одним из самых распространенных способов снижения выбросов окислов азота. Наибольшая эффективность достигается при сжигании с избытками воздуха Зависимость концентрации NOX от коэффициента избытка воздуха имеет вид экстремальной кривой с максиму­мом в интервале Причем максимум NOX соответствует, как правило, такому значению коэффициента избытка воздуха при котором в данных условиях достигается наиболее полное сгорание топлива. В диапазоне обеспечивается достаточное количество свободного кислорода и достаточно высокий температурный уровень. Различие в местоположении и уровне максиму­мов концентраций NOX определяется различиями в конструкциях горелочных устройств, топочных камер и др.

Уменьшение до позволяет на снизить концентрацию окислов азота в уходящих газах по сравнению с режи­мами при . В отдельных случаях, в зависимости от особенностей котлоагрегата возможно и более резкое снижение выброса NOX. Снижение концентрации NOX в уходящих газах при сжи­гании топлив с малыми избытками воздуха происходит за счет сниже­ния образования как термических, так и топливных окислов азота. Кроме того, данный метод повышает КПД котлоагрегата на и снижает интенсивность загрязнений конвективных поверхностей на­грева.

Однако низкие уровни избытка воздуха приводят к увеличению выбросов канцерогенных веществ, твердых частиц и окиси углерода (рис.1.1), что противоречит требованиям защиты окружающей среды, а также в ряде случаев могут интенсифицировать высокотемператур­ную сульфидную коррозию экранов в топочной камере. Путем усовер­шенствования горелочных устройств, обеспечивающих надежное регу­лирование расходов топлива и воздуха по горелкам и хорошее сме­шение топливовоздушной смеси, можно интенсифицировать процесс го­рения топлива и добиться значительного уменьшения БП (рис.1.1). При этом максимальные значения концентрации NOX остаются без из­менения, но вся кривая зависимости

NOX () сдвигается в область меньших избытков воздуха.

Таким образом, сжигание топлив с малыми избытками воздуха без значительных выбросов продуктов неполного сгорания возможно толь­ко при условии усовершенствования горелочных устройств, позволя­ющих интенсифицировать процесс горения. Кроме того, важное значе­ние при этом имеет устранение неорганизованных присосов в топку, так как подсосанный воздух участвует в дожигании факела с образо­ванием дополнительного количества NOX.

Рис. 1.1. Зависимость концентраций NOX и БП от избытка воздуха

(1 – обычная горелка; 2 – усовершенствованная горелка)

 

 

б) Рециркуляция продуктов сгорания

 

Подвод топочных газов в зону горения является эффективным средством снижения выброса NOX. Уменьшение концентрация NOX объясняется не столько низкой температурой рециркулирующих газов, сколько снижением температуры горения из-за уменьшения скоростей ценных реакций в следствии присутствия инертных газов и снижения концентраций реагирующих веществ.

Большого количества современных котлов оборудовано различными схемами рециркуляции продуктов сгорания в зону горения. Исследование этих схем с точками отбора дымовых газов на рециркуляцию в диапазоне от 150 до 600°С и ввод их в различные зоны показал, что наибольший эффект снижения образования окислов азота достигается при попадании всего количества рециркулирующих газов в зону активного горения в случае полного предварительного перемешивания их о дутьевым воздухом (рис.1.2). В этом смысле наибольшей эффективностью обладает ввод продуктов сгорания в воздухопро­воды перед горелками или подача их в топку через отдельные каналы горелок (кривая 1, рис.1.2). Ввод рециркулирующих газов через шлицы, расположенные под горелками (кривая 2, рис.1.2), менее эффективен, а при вводе дымовых газов через шлицы в поду топки

(кривая 3, рис.1.2) концентрация NOX практически неменяется. В этих случаях основное сгорание топлива происходит прежде, чем рециркулирующие газы смешиваются с топливовоздушной смесью (рис.1.2).

Рис. 1.2. Снижение образования NOX в

зависимости от рециркуляции топочных газов

 

Рециркуляция топочных газов воздействуют только на термические окислы азота, поэтому наибольший эффект она даёт при сжигании в котлах природного газа и лёгких сортов мазута. Рециркуляция продуктов сгорания в размере r = в отдельных случаях может почти полностью исключить образование термических NOX или на снизить общий выброс окислов азота.

Рециркуляция газов до незначительно влияет на горение и может быть также использована как средст­во регулирования темпе­ратуры перегрева пара. Однако дальнейшее увеличение степени рецир­куляции приводит чрезмерному снижению концентрации кислорода в факеле и к резкому увеличению продуктов неполного сгорания, обрыву и погасанию факела. Кроме того, влияния рециркуляции наобразование NOX существенно только в диапазо­не r = ; дальней­шее увеличениестепени рециркуляции незначительно влияет на уровень содержания окислов азота в продуктах сгорания.

Влияние рециркуляции продуктов сгорания на образование БП представлено на рис.1.3 [I]. При малых избытка воздуха снижение NOX за счет рециркуляции незначительно, а при > 1, 1 рецирку­ляция снижает содержание NOX почти на 30%. В области малых избытков воздуха рециркуляция дымовых газов заметно увеличивает выброс БП. Влияние рециркуляции на образование БП уменьшается с увеличением коэффициента избытка воздуха.

Строго говоря, дымовые газы не могут рассматриваться как полностью инертная среда. В котлах, работающих под разряжением, избыток воздуха в рециркулирующих газах достигает . В результате достаточное количество кислорода и несвязанного азо­та, а также относительно большое время пребывания в топке могут в отдельных случаях превратить рециркулирующие газы в смесь, в которой при высоких температурах создаются благоприятные условий для дополнительного окисления азота. Такое явление происходит при попадании рециркулирующих газов не в зону активного горения, а в зону активного окисления атмосферного азота, что возможно, например, при частичных нагрузках котла и коротком факеле в топках с подачей рециркулирующих продуктов сгорания навстречу топливовоздушной смеси [1].

Рис.1.3. Влияние рециркуляции на выброс NOX и БП

 

Организация рециркуляции продуктов сгорания в зону горения является довольно дорогостоящим мероприятием, поскольку требует дополнительных капитальных затрат на установку дутьевого оборудования и газоходов рециркуляции. Если не учитывать затрат на рециркуляцию дымовых газов, то на КПД котла этот метод практически не оказывает влияния.

 

в) Двухступенчатое сжигание топлива

 

Под двухступенчатым или двухстадийным сжиганием подразумевается такая организация процесса горения, когда через горелки с топливом подается воздух в количестве, меньшем стехиометрического (обычно ), а остальное, необходимое по балансу количество воздуха вводится в топочную камеру далее по длине факела. Таким образом, на первом этапе горения осущест­вляется сжигание топлива при недостатке окислителя, а на втором – дожигание продуктов газификации при пониженных температурах (рис.1.4). Благодаря этому в начале факела из-за пониженной концентрации кислорода уменьшается образование топливных окислов азота, а снижение температурного уровня на второй стадии уменьшает образование термических NOX.

Основная трудность реализации двухступенчатого сжигания состоит в правильном определении места подвода воздуха второй сту­пени и его количества, которые для разных конструкций котельных агрегатов не являются тождественными. Воздух должен быть введен таким образом, чтобы обеспечить полное смешение с продуктами ре­акции первой ступени для завершения догорания. В то же время эта зона должна быть достаточно удалена от устья горелки с тем, чтобы начальное выгорание у первой ступени достигло достаточной полноты. Не достаточно интенсивное смешение во второй ступени может привести к значительному увеличению выброса продуктов неполного сгорания.

 

Рис.1.4. Принципиальная схема двухступенчатого сжигания

(1 – одноступенчатое сжигание; 2 – двухступенчатое сжигание)

 

При правильной организации двухступенчатое сжигание позволя­ет на снизить выбросы NOX и на уменьшить образо­вание БП. Наибольшая эффективность данного способа подавления об­разования окислов азота достигается при совместном использовании режима с малыми избытками воздуха или режима с рециркуляцией то­почных газов (рис.1.5) [I].

Рис.1.5. Влияние избытка воздуха и рециркуляции на образование NOX

(1 – одноступенчатое сжигание; 2 – двухступенчатое сжигание)

 

В целом данный способ перспективен, относительно дешев и мо­жет быть реализован на большинстве существующих котлов как за счет разбаланса соотношения " топливо-воздух" по ярусам горелок, так и за счёт подачи недостающего воздуха через шлицы или пога­шенные горелки в верхней части топки. Возможна также организация встречного дутья вторичного воздуха.

 

 

г) Сжигание углей в псевдоожиженном слое

 

Технологически сжигание угля в кипящем (или псевдоожиженном)

слое занимает промежуточное положение между классическим его сжиганием в топке с колосником и сжиганием угольной пыли с подачей воздуха. Если через насыпанный слой измельченного топлива снизу прогонять воздух, то давление этого слоя будет уменьшаться с возрастанием скорости воздуха.? Продув? будет продолжаться до тех пор пока при величине скорости воздуха отдельные частицы топлива не поднимутся воздушным потоком и окажутся как бы взвешенными в нем. Наконец, при дальнейшем увеличении скорости потока слой становиться высокотурбулентным и начинает как бы «кипеть», что способствует быстрому перемешиванию частиц.

Поскольку физические свойства кипящего слоя похожи на свойства обычной жидкости, то в топке часть парообразующих поверхностей нагрева можно установить непосредственно в слое. За счет не­посредственного контакта теплообменников с частицами слоя резко возрастает теплопередаче, которая в несколько раз превышает тот же показатель для обычных топок, где поверхности нагрева омываются дымовыми газами. Поэтому в топках с кипящим слоем общую по­верхность теплообменников можно значительно уменьшить, что пов­лечет за собой и уменьшение объемов котлов, а следовательно, и снижение капиталовложений. Над кипящим слоем размещаются конвективные поверхности нагрева, как в обычных топках (рис.1.6).

Рис.1.6. Принципиальная схема установки

для сжигания угля в кипящем слое

 

Кипящий слой состоит в основном из инертных минеральных веществ, представляющих собой гранулированную золу, огнеупор или какой-либо другой зернистый материал. Во время горения в слоя по­стоянно подается топливо в количестве, необходимом для обеспече­ния желаемой тепловой мощности. Причем в качество топлива может использоваться не только уголь, но и жидкое или газообразное топ­ливо. Содержание горючих веществ в слое не превышает 1%по массе.

При сжигании угля в кипящем слое используется сравнительно крупная дроблёнка с размерами частиц мм, в связи с чем снижаются затраты на подготовку топлива. Глубина слоя составляет м при скорости потока м/с. Большая поверхность твердых частиц и хороший контакт между ними и потоком газов соз­дают благоприятные условия для протекания реакций. Эффективное горение топлива (благодаря интенсивному теплообмену с погруженны­ми в слой поверхностями нагрева) происходит при температуре кипя­щего слоя °С, что значительно ниже температуры, характер­ной для пылеугольных топок. В этом диапазоне температур зола топлива не размягчается и не опекается. Это существенно облегчает её удаление. За счет циркуляции частиц, обеспечивающей хорошее их перемешивание, в слое обеспечивается равномерное распределение температуры.

Применение кипящего слоя при сжигании сернистых топлив позво­ляет значительно уменьшить выбросы в атмосферу окислов азота и серы. Выбросы NOX существенно сокращаются, так как в результате сжигания топлива при сравнительно низких температурах практиче­ски необразуются термические окислы азота.

Путей введения в кипящий слой адсорбирующего вещества можно одновременно с процессом горения организовать процесс десульфации топочных газов. В качестве адсорбента может быть использован молотый известняк или доломит, содержащие соединения СаСО3, МgCО3. Известняк вступает в реакцию с сернистым ангидридом SO2 при температуре °С с образованием сернокислого кальция СаSO4, который легко удаляется из слоя вместе с золой. В резуль­тате выбросы SO2 с дымовыми газами могут быть снижены на 90%. При сжигании в кипящем слое уменьшается также возгонка сульфатов щелочных металлов, что ослабляет высокотемпературную коррозию труб и отложения на них.

Требования, предъявляемые к качеству топлива при сжигании в кипящем слое, невысоки. При этой технологии можно использовать любые сорта и мерки угля, в том числе забалластированные каменные угли, бурые угли, битумные пески, сланцы, а также топлива с низкой теплотой сгорания. Переход от одного вида топлива к другому не требует реконструкции топочного устройства.

 

д) Ввод присадок

 

Большие возможности для снижения вредных выбросов открывают различные присадки, которые могут быть поданы в котел вместе с топливом или раздельно в любую из зон котла. Часто это обходит­ся дешевле, чем предварительная очистка топлива.

Достаточно перспективными, как показали исследования, оказались растворимые присадки, содержащие металлоорганические соеди­нения. Ввод в зону с высокой температурой присадок в виде солей и эфиров муравьиной и щавелевой кислоты позволил за счет проме­жуточных продуктов разложения указанных веществ добиться разло­жения части образовавшихся окислов азота:

2Nа НСO22 СO3 + Н2 + CO, (1.4)

Na2С2O42 СО3 + СО, (1.5)

2NO + H2 N2+ 2H2O, (1.6)

2NО + Н2 N2 + 2ОН, (1.7)

2NО + 2СО N2 + 2CO2. (1.8)

 

Присадки данного типа являются катализаторами восстановления и разложения NОХ. Их применение позволяет снизить содержание окислов азота на и .

Еще больший эффект снижения NОХ достигается при вводе в мазут водного раствора МgCl2. Ввод данной присадки на котле ПК-41 в количестве 0, 05% от расхода топлива позволил уменьшить выброс NОХ на номинальной нагрузке и при с 300 до 150 мг/м3. Эффект снижения окислов азота в данном случае дости­гается благодаря совместному влиянию магния, хлора и воды.

Рис.1.7. Принципиальная схема приготовления и

ввода в мазут присадки " Кремалит-I"

 

Эффективным оказалось действие твёрдой алюмосиликатной присадки " Кремалит-I". Связано это с особенностями поведения диспергированной алюмосиликатной присадки в мазуте. Схема приготовления и ввода присадки

" Кремалит-I" показана на рис.3.7. Сырье в виде огнеупорной глины загружается во фрезерно-струйную мельницу 1, куда непрерывно подается вода. Приготовленная в мельнице алюмосиликатная суспензия через фильтры грубой очистки 2 перекачивается насосами 3 в расходную емкость 4. В расходной емкости присадка доводится до концентрации изатем через фильтры тонкой очистки 5 насосами-дозаторами 6 нагнетается в мазутопровод. Глинистые частицы, входящие всостав присадки, способствуя образованию эмульсии типа " вода в масле", благоприятно действу­ют при распиливании мазута форсунками.

Испарение капель мазута в этом случае сопровождается микровзрывами под действием вскипающей внутри капель воды, разрываю­щей мазутную оболочку. Подобные микровзрывы интенсифицируют процесс горения. Частицы присадки при этом реагируют с минеральными компонентами как в факеле, так и за его границами. Присадка " Кремалит-I" способствует снижению концентрации NОХ, сажистых частиц и бенз(а)пирена в дымовых газах. Воздействие присадки на окислы азота, по всей вероятности, имеет каталитический характер и может быть описано реакцией

 

(1.9)

 

Общее снижение NОХ при вводе присадки " Кремалит-I" при дозировке 0, 5 кг присадки на 1 т мазута составляет

Наиболее перспективным и распространенным является ввод воды в зону горения как в виде эмульсии, так и раздельно. Данный ме­тод относительно прост и дешев.

Снижение образования NОХ при впрыске воды или водяного пара в топку связано с понижением температуры в топке и с улучшением процесса смешения топлива с воздухом вследствие повышения турбу­лентности потоков. Впрыск пара оказался более эффективным, чем впрыск воды, несмотря на то, что вода, благодаря скрытой теплоте парообразования, казалось бы, должна больше снижать температуру факела. Но так как процесс смешения топлива с воздухом в зоне горения происходит в очень короткое время, этот эффект не может быть полностью использован. Пар же, будучи в состоянии полного распыления, дает более существенное снижение температуры за счет лучшего перемешивания.

Так как в результате горения углеводородов (в мазутном или газовом) факеле неизбежно образуется углерод и вода, снижение об­разования NОХ может быть объяснено механизмом взаимодействия сажистых частиц с водяными парами. Углерод взаимодействует с пара­ми воды с образованием конечных продуктов – водорода, окиси и двуокиси углерода

 

2С + 2Н2О + О 2Н2 + СО + СО2. (1.10)

 

Выше (см. реакции (1.6) (1.8)) было показано, что Н2 и СО способ­ствуют восстановлению окислов азота. Таким образом, реакция (1.10) приводит не только к уменьшению концентрации сажистых частиц и адсорбированного на них бенз(а)пирена, но и к получению восстановителей NОХ.

При впрыскивании пара (или воды) в топочные устройства различных по производительности и конструкции котлов, снижение со­держания NОХ в продуктах сгорания имеет одинаковый характер и пропорционально расходу пара (воды) (рис.1.8).

Рис.1.8. Влияние подачи воды и пара на образование NОХ

 

Снижение выброса NОХ достигается и при применении водомазутных эмульсий. Горение водомазутных эмульсий происходит при темпе­ратурах ниже 1600°С. Уменьшение эмиссии окислов азота происходит благодаря снижению средней температуры в зоне горения в результате того, что часть тепла расходуется на испарение капель воды, а также более равномерного распределения температур в топочной ка­мере. Быстрое испарение воды из водомазутной эмульсии приводит к тончайшему распыливанию топлива, что способствует тесному контактированию капель мазута с кислородом воздуха и обеспечивает интенсивное бессаживое сжигание и подавление NОХ.

Для сжигания водомазутных эмульсий применяются форсунки

механического распыла. В качестве топлива может использоваться мазут любой марки. Вода и мазут через дозирующее устройство 2 и подогреватели 1, 3 подастся в определенной пропорции в смеситель 4. Образованная таким образом водомазутная эмульсия насосом низкого давления 5 подается через фор­сунку 6 в топку (рио.1.9). Содержание воды в эмульсин составляет по объему. Сжигание водомазутных эмульсий дает возможность снизить выбросы NОХ на

Рис.1.9. Схема приготовления и сжигания водомазутной эмульсии

 

Недостатком денного метода является то, что ввод воды или па­ра приводит к дополнительным потеряй тепла с уходящими газами, которые возрастают прямо пропорционально величине впрыска. В результате несколько снижается КПД котла.

 

в) Усовершенствованные горелочные устройства

 

Усовершенствование горелочных устройств является одним из наиболее экономичных способов по предотвращению выбросов окислов азота, сожи и канцерогенных веществ. По условиям образования NОХ приходится ограничивать размеры горелок, обеспечивать умеренные теплонапряжения, затяжку горения, равномерные поля температур. Поэтому горелочные устройства с пониженным выбросом токсичных продуктов сгорания можно разделить на следующие типы: улучшенного смешения, с рециркуляцией продуктов сгорания, со ступенчатым сжиганием топлива, многофакельного типа.

При использовании горелочных устройств с интенсифицированным смешением факел получается коротким и соответственно сокращается время пребывания топлива в высокотемпературной зоне горелки. В результате достигается низкое содержание NОХ в продуктах сго­рания. При этом обеспечивается хорошее сгорание топлива при малых избытках воздуха и минимальное содержание сажи, СО и бенз(а)пирена в дымовых газах. Диаметр и длина факела зависят от типо­размера горелочного устройства и мало зависят от коэффициента избытка воздуха и нагрузки.

Другой путь связан с уменьшением температуры горения, увели­чением длины пламени и ростом потерь тепла излучением. Это дости­гается некоторым ухудшением качества смешения. Поэтому наиболее благоприятные условия для максимального снижения образования окислов азота получаются в простом прямоточном факеле при максималь­ном разбавлении воздуха продуктами сгорания. Для пылеугольного факела важно при этом обеспечить стабильное воспламенение на вы­ходе из горелки, чтобы не допустить предварительного смешения первичного и вторичного воздуха до того, как последний переме­шается с инертными топочными газами.

Снижение образования окислов азота при применении многофакельных горелочных устройств происходит за счет быстрого сгорания топлива и уменьшения удельного заполнения объёма топки. Рассекателем в горелочном устройстве или форсунке служит специальный насадок. Такие горелочные устройства обеспечивают также низ­кое сажеобразование и снижают образование БП.

К типу горелок ступенчатого сжигания относятся горелки для двухстадийного сжигания и горелки, для сжигания топив в условиях, отличных от стехиометрических. Основная идея способа заклю­чается в том, чтобы в зоне с недостатком воздуха обеспечить пре­имущественную конверсию газообразных азотсодержащих веществ (ти­па НСN и NН3), вышедших одновременно с летучими, в молеку­лярный азот N2. Это реализуется в горелочных устройствах, в которых необходимый для горения воздух разделяется на два пото­ка таким образом, чтобы непосредственно у устья горелки сформи­ровалась зона . Подмешивание в струю второго потока воздуха, необходимого для завершения горения топлива, происходит далее по потоку струи. На рис.1.10. показана такая горелка, где воздух для второй стадии вводится через дискретные воздушные сопла, расположенные вокруг периферии основной горелки.

Рис.1.10. Горелка ступенчатого сжигания

1 – аэросмесь; 2 – вторичный воздух; 3 – третичный воздух;

4 – зона с ; 5 – зона дожигания

 

Горелочные уст­ройства с рецир­куляцией продук­тов сгорания можно разделить на два типа: 1) с естествен­ной эжекцией то­почных газов в струю и 2) с принудительной рециркуляцией продуктов сгорания в горелку.

В горелке с естественной рециркуляцией топочных газов (рис 1.11а) воздух для горения и топливо вводятся в топку раздельно. В результате происходит затягивание процессов перемешивания топлива с воздухом и активного выгорания смеси. На начальном участке факела обеспечивается значительная эжекция (или " саморециркуляция") продуктов сгорания как в воздушный, так и в топ­ливный потоки. Благодаря рециркуляции продуктов сгорания в зонереакции происходит разбавление концентраций исходных веществ (кислорода и топлива) и, как следствие, снижение скоростей цепныхреакций горения и уменьшение температуры. В совокупности это позволяет эффективно подавлять образование NОХ.

В горелочных устройствах с принудительной рециркуляцией уходящие газы через специальные газопроводы подастся в горелки или короба горячего воздуха перед горелками. Наиболее эффективное действие рециркуляции имеет место при подаче продуктов сгорания через отдельные каналы горелок со скоростью равной или выше выход­ной скорости воздуха. Еще большего эффекта можно достичь при по­даче дымовых газов через каналы, расположенные между каналами первичного и вторичного воздуха (рис.1.11б).

 

Рис.1.11. Горелки с рециркуляцией продуктов сгорания: а) с естественной рециркуляцией: 1 – топливо; 2 – воздух; 3 – топочные газы; 4 – зона смешения; б) с принудительной рециркуляцией: 5 – аэросмесь; 6 – вторичный воздух; 7 – газы рециркуляции

Рис.1.12. Комбинированная пылеугольная горелка:

1 – мазутная форсунка; 2 – вторичный воздух; 3 – газы рециркуляции;

4 – аэросмесь с повышенной концентрацией пыли;

5 – обединенная топливом аэросмесь

 

Существуют горелочные устройства, в конструкции которых реализованы сразу несколько способов подавления окислов азота. Путём установки простейшего инерционного пылеконцентратора на пылепроводе перед горелкой поток аэросмеси делится на высококонцентрированный и низкоконцентрированный (рис.1.12). В резуль­тате воспламенение и сгорание летучих у большой части топлива происходит при доле первичного воздуха, значительно меньшей стехиометрического соотношения. Это обеспечивает снижение эмис­сии NОХ. Летучие низкоконцентрированного потока топлива будут гореть в среде с повышенным избытком воздуха, что также снижа­ет образование NОХ. Для более глубокого снижения выбросов окислов азота, кроме установки этих горелок, при­меняется также ступенчатоесжигание – в основ­ные горелки по­дается только 80 90% всего воздуха, направляе­мого в котел.

Применение разных типов горелочных устройств улучшенной конструкции поз­воляет снизить содержание NОХ на 30 50%, а иногда и более, и также уменьшить сажеобразование и выбросы других вредных продуктов сгорания. Как правило, с их помощью удаётся улучшить процессы выгорания топлива, увеличить КПД и повысить надёжность работы котлов.

 

ж) Топочные устройства с пониженным образованием

токсичных продуктов сгорания

 

Помимо описанных выше способов на образование токсичных веществ, прежде всего окислов азота, влияют также различные конструктивные изменения, осуществляемые в топках котлов. В данном параграфе рассматриваются некоторые современные топочные уст­ройства, обеспечивающие низкий уровень токсичных выбросов в ат­мосферу, благодаря своей специфической организации сжигания топлив. Рециркуляция продуктов сгорания, как известно, существенно снижает образование окислов азота. Подвод продуктов сгорания в зону горения можно обеспечить как за счет внешней (под­вод в воздушные короба или в горелки), так и за счет внутренней (определяется аэродинамикой топки) рециркуляции. С экономической точки зрения более выгодной является внутренняя рециркуляция, которая не требует дополнительных затрат, как капитальных, так и на собственные нужды. В этом плана особого внимания заслуживает аэродинамическая организация процессов горения в топках МЭИ с пересекающимися струями (топки ПС). Данные топочные устройства характеризуются значительно внутренней рециркуляции то­почных газов в зону горения. Отличительной особенностью аэродинамики топок ПС является наличие вихревого движения с принуди­тельной подачей к корню факела значительного количества топоч­ных газов. Часть их проникает в межструйное пространство, образуя область взаимодействия (пересечения) с топливовоздушными струями, а остальная масса вихревым потоком увлекается в з ону активногопротекания процесса горения (рис.1.13).

Рис.1.13. Топка с пересекающимися струями:

а) топливо – газ, мазут; б) топливо - уголь

Поэтому выгорание топлива в топках ПС происходит в среде, сильно разбавленной продуктами сгорания. Степень внутренней рециркуляции газов в зоне горения в зависимости от схемы сжигания составляет r = 15 25%. В результате выбросы окислов азота при сжигании газомазутных топлив были на 50 60%, а при сжигании твердых топлив на 30 40% меньше, чем на котлах аналогичных параметров, но с открытыми и полуоткрытыми топками.

Топка ПС является высокофорсированным топочным устройством, в котором практически полное выгорание топлива происходит уже в объёме предтопка. Интенсификация процессов смешения за счет вихревой аэродинамики практически устраняет возможность образования локальных восстановительных зон даже при . Благодаря этим факторам в топках ПС обеспечиваются также пониженные выбросы бенз(а)пирена.

Рис.1.14. Вихревая топка ЛПИ

 

Вихревой принцип сжигания был использован в низкотемператур­ной вихревой топке ЛПИ, предназначенной для сжигания в основном твердого топливо в режиме СШУ (рис.1.14). В вихревой топке ЛПИ горелки 1 выполняется с амбразурами прямоугольного выходного сечения, наклоненными вниз. Шахта 2 молотковой мельницы горизон­тальной частью присоединяется к входному сечению горелки. Пылевоздушная смесь поступает изгорелок в топку со скоростью 20 30м/с. Вторичный воздухподается со скоростью 40 60м/сче­рез сопла 3, установленные в нижней части заднего секта холодной коронки. Струи пылевоздушной смеси и вторичного воздуха в нижней части топочной камеры, включающей и объём холодной воронки, образуют вихрь с горизонтальной осью вращения. В вихревом факеле топки ЛПИ в результате вовлечения значительного количества газов темпера­тура по длине факела повышается не резко, по­этому горение в нем протекает при сравни­тельно невысоких тем­пературах. Это свой­ство вихревого факела позволяет снизить об­разование окислов азо­та до уровня 300 350 мг/м3.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.