33.Які засоби зниження викидів двооксиду сірки і оксидів азоту при роботі парогенератора ви знаєте? Їх якісна характеристика.

Основными методами подавления образования оксидов азота в топках котлов являются: 1) уменьшение избытка воздуха в зоне горения до минимального по условиям полного сгорания топлива; 2) применение ступенчатого сжигания топлива, при котором в одну группу горелок ( в нижний ярус или в горелки одной стены топки) подается основная масса топлива при избытке воздуха меньше единицы, а в другую группу (верхний ярус горелок или противоположную группу горелок) поступает остаток топлива и воздуха со значением α > 1; 3) рециркуляция дымовых газов с температурой 350…400°С в топку, что обеспечивает снижение температурного уровня в зоне горения и уменьшение концентрации горючих веществ и окислителя за счет разведения горючей смеси инертными газами; 4) ввод в зоны активного образования оксидов азота струи пара или воды для локального снижения уровня температуры и создания химических реакций, препятствующих образованию вредных соединений; 5) создание горелок двухступенчатого сжигания с обеспечением временного недостатка воздуха в зоне начального образования оксидов азота.

Характерная зависимость концентрации оксидов азота в газах от избытка воздуха в зоне горения при сжигании природного газа показана на рис. 7.26, а. Приближение избытка воздуха к единице обеспечивает низкий уровень выхода NО_X, но при этом в топке происходит неполное сгорание топлива и, что особенно опасно, резко растет концентрация бенз(а)пирена. Переход на значительный избыток воздуха также ведет к снижению выхода NО_X за счет снижения температурного уровня реакций, но эксплуатация котлов с такими высокими избытками воздуха не экономична.

Более эффективным способом снижения входа NО_X является ступенчатое сжигание. В первой ступени сжигания обеспечивается избыток воздуха α = 0,75…0,85, при этом не происходит полного сгорания топлива. Кроме снижения уровня температуры в зоне горения здесь создаются условия для восстановления оксидов азота при их контакте с раскаленным углеродом или промежуточными продуктами при нехватке кислорода:

7.31

В результате выход NО_X в первой зоне резко сокращается. Во второй зоне при значительном избытке воздуха температура газов не достигает уровня активного образования термических оксидов, а выход топливных оксидов низок из-за малого количества догорающего топлива.

Организация рециркуляции газов в топку. Влияние рециркуляции наиболее значительно при вводе продуктов сгорания в воздуховоды перед горелками, когда газы рециркуляции в смеси с горячим воздухом поступают в топку. Необходимо отметить, что наибольший эффект снижения концентрации NО_X в продуктах сгорания достигается при доле рециркуляции r_РЦ = 0,2…0,3.

Дальнейшее увеличение r_РЦ при сжигании газа и мазута ведет к затягиванию горения и появлению недожога топлива, а также заметному росту затрат энергии на перекачку газов (при сжигании твердых топлив размер рециркуляции еще более ограничен). К тому же максимальное подавление образования NО_X требуется при номинальной или близкой к ней нагрузке, когда ввод заметного количества газов рециркуляции сильно увеличивает скорость газов и аэродинамическое сопротивление газового тракта.

Частичный эффект снижения образования NО_X создают горелки двухступенчатого сжигания. Принцип работы горелок основан на том, что вторичный поток воздуха участвует в дожигании топлива на более поздней стадии. Таким образом, прогрев топлива, выход летучих и разложение сложных углеводородных соединений топлива происходит в зоне с α < 1. Это обеспечивает снижение образования топливных и быстрых NО_X в начальной части факела и понижение максимальной температуры горения.

Наиболее глубокое подавление выброса оксидов азота возможно при сочетании разных способов. Так, например, организация ступенчатого сжигания в топке может сопровождаться частичной рециркуляцией газов. При сжигании газа и мазута удачным является сочетание впрыска воды с рециркуляцией газов, причем при высокой нагрузке котла целесообразно использование впрыска воды в зону горения (0,5…0,6% от расхода перегретого пара), а при более низкой нагрузке - усиление рециркуляции газов. Конструктивно обеспечение впрыска воды значительно дешевле, чем рециркуляция газов, но при этом способе ниже КПД котла за счет увеличения потерь с уходящими газами (рост объема водяных паров в газах).