-возрастает образование «быстрых» окислов (из-за повышения уровня углеводородных радикалов СН) .

Опыт организации на газо-мазутных котлах топочного режима со сниженными избытками воздуха показывает возможность уменьшить выход NOx на 10…30%.

4. Ввод влаги в топку

Влияние ввода влаги на условия образования окислов азота объясняется:

-балластированием топливновоздушной смеси аналогично равному по объёму их теплосодержанию количеству рециркулирующих дымовых газов, т.е. замедлением выгорания смеси;

снижением максимальной температуры факела вследствие растягивания процесса горения.

Эффективность этого метода зависит от способа ввода влаги в топку.В настоящее время широко известны следующие способы:

-подача воды в зону горения через паровые каналы мазутных форсунок совместно с распыливающим паром;

-ввод воды водяными форсунками, размещёнными на боковых стенках топки перпендикулярно оси факелов горелок или встречно через форсунки на задней стене топки;

-впрыск воды в воздушный канал перед горелками.

Опыт применения ввода влаги в факел позволяет сделать следующие выводы:

-ввод влаги - одно из самых малозатратных мероприятий (если не учитывать снижение экономичности котла за счёт возрастания потерь тепла с уходящими газами) ;

-наименьшие потери в экономичности отмечаются при поступлении воды непосредственно в начальный участок факела, где происходит диссоциация пара воды (снижение КПД котла на 1…1,5%) ;

-воздействие впрыска воды и рециркуляции дымовых газов не только суммирует эффект, но и в ряде случаев усиливает влияние ввода влаги в факел.

Эффективность этого метода - до 25%.

5. Рециркуляция дымовых газов в факел

Система принудительной рециркуляции дымовых газов используется на многих котлах Белорусской энергосистемы для регулирования температуры дымовых газов на выходе из топки, т.е. в основном для регулирования температуры перегретого пара. В этом случае воздействие рециркуляции газов на выход окислов азота является как бы побочным фактором. Однако рециркуляцию дымовых газов можно рассматривать как типовой и ставший одним из наиболее распространённых способов подавления выбросов окислов азота, даже при отсутствии необходимости использования её для регулирования температуры пара.

Многосторонний характер воздействия газов рециркуляции на условия окисления азота в топке определяется следующими факторами:

-охлаждение факела относительно холодными инертными газами;

-замедленным смесеобразованием и растянутым тепловыделением (особенно при вводе газов рециркуляции в «рассечку» между воздушными потоками);

-затягиванием горения вследствие балансирования горючей смеси, то есть снижением максимальной температуры факела;

-уменьшением неравномерности концентрационных и температурных полей в начальном участке факела (что характерно для вихревых горелок) с соответствующим снижением локальных максимальных температур;

-воздействием на условия начального воспламенения при принудительном подводе рециркулирующих газов по оси горелок.

Опыт применения на газо-мазутных котлах рециркуляции дымовых газов показывает:

в большинстве случаев выход окислов азота удаётся снизить при сжигании газа на 40…50%, мазута - на 30…40%;

наибольший эффект достигается при целенаправленном воздействии на физико-химические процессы в начальном участке факела, так как на выход окислов азота влияет та часть рециркулирующих газов, которая непосредственно поступает в эту зону;

-оптимальное конструктивное решение ввода рециркулирующих газов через горелку специфично для различных топочно-горелочных устройств (в одних случаях предпочтителен ввод газов рециркуляции в рассечку между воздушными потоками, в других наибольший эффект даёт ввод их по периферийному каналу или по оси горелки) ;

-эффективность системы рециркуляции газов по ширине топки (например, увеличением подачи газов в центральные горелки с соответствующим уменьшением на крайние) ;

-с увеличением избытка воздуха в топке влияние рециркуляции на генерацию окислов азота ослабляется (присосы воздуха в топку и газоходы повышают концентрацию кислорода в газах рециркуляции) ;

-при достижении определённого предела (обычно 15…20%) дальнейшее увеличение доли рециркулирующих газов не приводит к существенному изменению выхода окислов азота;

-применение рециркуляции дымовых газов в факел снижает КПД котла в среднем на 0,03…0,06% на каждый 1% кратности рециркуляции.

В зависимости от места ввода газов рециркуляции эффективность может быть различной. Газы рециркуляции могут вводиться:

-в под топки (при расположении горелок на вертикальных стенах);

-через шлицы под горелками;

-по наружному каналу горелок;

-в воздушное дутьё;

-в рассечку двух воздушных потоков.

Наиболее эффективный способ из перечисленных - ввод газов рециркуляции в рассечку двух воздушных потоков.

Для нашего котла Е-420-140 НГМ (БКЗ-420-140 НГМ-4) хорошо зарекомендовала себя рециркуляция дымовых газов в сочетании со вторичным дутьём.

Головной котёл ТЭЦ-12 Мосэнерго оборудован верхним дутьём через сопла над горелками верхнего яруса, что позволяет значительно снизить выбросы окислов азота из топки.

Газоплотный котёл с естественной циркуляцией предназначен для сжигания газа и мазута под наддувом и имеет следующие основные расчётные параметры:

газ мазут

паропроизводительность,т/ч 420

давление пара в барабане,МПа 16,0

давление пара за котлом,МПа 14,0

температура перегретого пара, C 560

температура питательной воды, C 230

температура уходящих газов, C 115 135

коэффициент избытка воздуха за в/э 1,05

бр,% 94,95 93,94

степень рециркуляции дымовых газов,% 15 25

На фронтовой стене котла в два яруса, по четыре в каждом, расположены 8 газо-мазутных горелок конструкции ПО «Сибэнергомаш». С целью повышения экологических характеристик котла в нём предусмотрено выполнение верхнего дутья воздуха через сопла над горелками верхнего яруса.

Подача воздуха над горелками верхнего яруса осуществляется с помощью поворотных сопл; расход его регулируется шибером, установленным перед каждым соплом. Отвод воздуха на сопла верхнего дутья осуществляется из воздушной перемычки после двух вращающихся воздухоподогревателей типа РВП.

Котёл оборудован двумя дымососами рециркуляции дымовых газов, подача газов рециркуляции осуществляется в общие воздушные короба, расположенные перед горелками.

АО фирма «ОРГРЭС» провела испытания головного котла с улучшенными экологическими характеристиками при работе его на газе и мазуте (18) . В задачу испытаний входили определение эффективности подавления окислов азота при работе котла с загруженным ДРГ, при различном положении сопл и разном расходе воздуха через них. Сравнение проводилось с соседним котлом без применения вторичного дутья.

Концентрация окислов азота ,измеряемая газоанализатором Testo - 33, приведена к избытку воздуха =1,4.

Заключение