Очистка газов от токсичных соединений. Снижение выбросов газов

Токсичные содинения – окись углерода, окись серы и окись азота.

Если уменьшение окислов углерода связано с совершенствованием процесса сгорания, то с окислами S и тем более N бо­роться крайне сложно.

Основными способами снижения вредных окислов серы у нас в стра­не является очистка топлива от серы перед сжиганием и рассеивани­ем как можно дальше через дымовые трубы. При мощности КА около 100 т/ч и зольности А^р>5% если труба чуть больше 100м можно при слабом ветре, добиться рассеивания следующее: частицы в 20-40 микрон рассеиваются в радиусе до 15 км.

У нас в стране промышленное применение очистки продуктов сгора­ния от серы получил аммиачный метод.

Перед выбросом в самый низ подводят аммиак (иногда в мокром ви­де, иногда в сухом). В присутствии воды происходит реакция и по­лучается бисульфит аммония, который используется затем в сельском хозяйстве. Все другие способы очистки менее эффективны.

Одним из рациональных способов снижения выбросов азота является снижение температуры в ядре факела, т.е. снижение адиабатической температуры.

- рециркуляция части газов с выхода на вход в топку, что

снижает Т_а - это промышленный способ.

Лекция 23.

Аэродинамика газовоздушного тракта.

Нормальная работа КА возможна при условии непрерывной подачи воздуха в топку КА для сжигания топлива и непрерывного отвода очищенных продуктов сгорания через дымовую трубу.

Схемы организации движения воздуха и продуктов

сгорания.

Схема движения воздуха и продуктов сгорания с естественной тягой (самотягой).

Сопротивление движению воздуха и продуктов сгорания преодолевается за счет разности давлений воздуха, поступающего в топку и продуктов сгорания, удаляемых через дымовую трубу в атмосферу. Весь газовоздушный тракт находится под слабым разряжением, которое определяется давлением тяги или сопротивлением тяги.

, Па

h - высота трубы

ρ - плотность холодного воздуха и горячего газа, выходящего через дымовую трубу.

Для барометрических условий, т.е. для приведенных к условиям внешней среды

Для преодоления сопротивления

ΔН=400÷500 Па (40÷50 мм вод. ст.), требуемая высота трубы h_тр≈100 м.

Схема с дымососом

Для КА невысокой мощности, работающих на газе и на жидком топливе, сопротивление движению преодолевается за счет дымососа. В такой схеме сопротивление может быть в 2÷4 раза выше, чем в случае с остаточной тягой.

Недостатки: наличие дымососа и потребление электрической энергии. Весь тракт находится под разрежением, которое обеспе­чивает дымосос, значит увеличивается подсос воздуха в КА.

Схема с уравновешенной тягой

Сопротивление в воздушном тракте преодолевается за счет вен­тилятора, подающего воздух в воздухоподогреватель, а затем в топку, а сопротивление движению продуктов сгорания преодолевается дымососом.

Такая схема хороша тем, что присосы могут быть сведены к минимуму и в верхней части топки присосы могут вообще отсутствовать, т.к. воздух обеспечивает некоторое нагнетание, а дымосос - раз­ряжение.

Схема под наддувом

Сопротивление во всем тракте преодолевается за счет нагнетания энергии вентилятора (высоконапорного, чтобы обеспечить давление ΔH≈500÷700 мм вод. ст.). Но часто для этих схем ΔH недостаточно, тогда вынуждены включать компрессор. Эта система ис­пользуется для КА, работающих в производственно-технологических участках, для парогазовых установок и во всех случаях, где высоконапорные КА.

Недостаток: повышенные требования к обмуровке.

Если в случае естественной тяги дымовая труба нужна для преодоления всех сопротивлений в газовоздушном тракте, то во всех случаях с искусственной тягой роль этой дымовой трубы сводится только к рассеиванию, как можно выше очищенных продуктов сгорания.

Более совершенные схемы более дороже, но совершенство аэродинамической схемы надо хорошо представлять. Для этого необходимо ознакомиться с физическими основами аэродинамики и теплопередачи.

Выбор типа вентилятора и дымососа производится по определен­ным расчетам объема продуктов сгорания и воздуха, и по рассчи­танным или взятым из характеристик сопротивлениям газовоздушного тракта. Тогда определяется производительность и выражается через Q_в (q) (то ли вентилятора, то ли дымососа) произ­водительность и давление.

Qв ( q ), м³/ч и Hв ( q ), Па (мм вод.ст)

Сопротивление, возникающее при движении, складывается из сопротивления трения о стенки (в прямом канале постоянного сечения), мест­ных сопротивлений, связанных с изменением формы канала или направления потока и сопротивления поперечно-омываемых пучков труб.

λ – коэффициент трения о стенки (зависит от шероховатости и числа Rе)

при Rе < 2·10³

Rе = (4÷100)·10³

Местные сопротивления

Сопротивление в поперечно омываемых пучках труб

шаги

ΔH =Δh_тр+ Δh_м+ Δh_поп+ Δh_уск+ Δh_тем

Δh_уск – сопротивление, связанное с ускорением движения

на входе на выходе

участка

Если движение восходящее, то (- Δh_тяги), нисходящее (+Δh_тяги).

С точки зрения экономии. Скорость лучше выбирать несколько меньше.

W_{поперечных} = 8÷12 м/с

W_{продольных} = 10÷15 м/с,

Лучше выбрать меньше.

Производительность вентилятора или дымососа.

β₁ – коэффициент запаса производительности

β₁ = 1,05

– давление вентилятора.

η_э – КПД вентилятора (дымососа)

Регулировка вентилятора (q) достигается изменением частоты вращения двигателя, изменением подкрутки потока с помощью на­правляющего аппарата или самого колеса. Эти способы достаточно экономичны, они обеспечивают экономный режим работы КА.

В аварийных случаях пользуются шиберами (заслонками) для воздухоподогревателей.

Лекция 24