агрегата устанавливают задатчиком 8. Сформировавшийся сигнал в блоке 7 подается в регулятор 9, который дает управляющий сигнал на направляющие аппараты 10 и 11, которые обеспечивают требуемую подачу рециркулирующих газов и воздуха в топку котла 12. Таким образом, обеспечивается минимальный выброс загрязняющих веществ с продуктами сгорания топлива по условной токсичности. В качестве примера для реализации предложенного способа приведены такие токсичные компоненты дымовых газов как оксиды азота, окись углерода, канцерогенные вещества. В случае изменения состава токсичных выбросов система может быть настроена соответствующим образом на другие вещества.

Основное преимущество этого способа по сравнению с известными состоит в том, что при его реализации можно существенно снизить суммарную токсичность выбросов с продуктами сгорания топлив за счет одновременного учета токсичности нескольких токсичных веществ и управления подачей рециркулирующих газов в зависимости от уровня превышения фактической токсичности выбросов (при заданной нагрузке котла) нормативного ее значения.

1.9.5. Ввод влаги в топку и сжигание водомазутных эмульсий

К числу эффективных малозатратных экологических мероприятий по снижению выбросов оксидов азота газомазутными котлами относятся различные способы подачи воды и водяного пара в зону горения, а также сжигание водомазутных эмульсий (ВМЭ). Эти способы могут применяться в сочетании с другими (снижение избытков воздуха, рециркуляция дымовых газов). При реализации этого способа можно использовать загрязнение воды, что позволяет решать одновременно проблему защиты водного бассейна.

Локализованное зональное воздействие на факел воды или водяного пара позволяет сократить образование сажи, бенз(а)пирена и топливных оксидов азота, а также снизить концентрации тепловых оксидов азота и серного ангидрида. Сокращение выхода оксидов азота происходит в основном из-за ингибирующей роли влаги в процессах окислительных реакций; балластирования топливо-воздушной смеси и замедления ее выгорания; снижения максимальной температуры факела вследствие растягивания процесса горения. Наиболее значительный эффект достигается при пониженных избытках воздуха и локализованном зональном впрыске воды и водяного пара. Ввод влаги в топку котла может осуществляться различными способами: через паровые каналы мазутных форсунок (водяными форсунками, размещенными на боковых стенках топки перпендикулярно, либо встречно оси факелов горелок); через воздушный канал. Экологическая эффективность этого метода иллюстрируется данными, приведенными на рис. 9.7.

228

Врезультате экспериментальных и аналитических исследований установлено, что при вводе влаги в топочную камеру происходит снижение экономичности котла. Эффективность этого способа зависит от водотопливного отношения и места ввода воды или водяного пара в топку. Наибольший экологический эффект достигается при впрыске воды или водяного пара в воздушные каналы горелок, либо локализовано в отдельные зоны факела. Впрыск влаги в количестве до 8-10% (по отношению к топливу) позволяет снизить выход оксидов азота до 25-30% с одновременным сокращением выброса канцерогенных веществ. Дополнительные тепловые потери, связанные с затратами тепла на испарение влаги и подготовку водяного пара находятся на уровне 0,5-0,6%. Наименьшие потери тепла имеют место при поступлении воды непосредственно в факел, на начальном его участке, где может происходить диссоциация паров воды.

Вопрос определения оптимальных значений водотопливных отношений

имест ввода влаги для конкретных типоразмеров котлов решается по результатам технико-экономических расчетов.

Вусловиях эксплуатации мазутных котельных установок на ТЭС и котельных происходит обводнение мазутов на разных стадиях их выгрузки, хранения и подготовки к сжиганию. Эффективное использование естественно обводненных мазутов в котельных установках обеспечивается сжиганием их в виде водомазутных эмульсий, приготовленных в эмульгаторах различных конструкций. Установлена связь между степенью обводненности мазутов и экологическими показателями котлов в части выбросов оксидов азота. Сокращение выхода оксидов азота связано, в первую очередь, со снижением максимальной температуры факела, проявлением химической активности воды в процессах газификации несгоревших сажистых частиц и возможностью

229

снижения избытков воздуха в зоне горения.

Для обводненных мазутов вследствие снижения содержания горючих в рабочей массе сокращается теплота их сгорания, объем продуктов сгорания, соотношение между отдельными их составляющими.

При сжигании обводненных мазутов в виде водомазутных эмульсий (ВМЭ) снижается теоретическая температура сгорания в топочной камере тем больше, чем выше обводненность мазута. В пределах обводненности мазута от 0 до 30% теоретическая температура сгорания топлива снижается в среднем на 4-4,5°С на каждый 1% роста обводненности. Эффективность использования обводненного мазута по сравнению с необводненным снижается за счет затрат теплоты топлива на испарение дополнительной влаги.

Относительная потеря теплоты на испарение влаги топлива может быть найдена по выражению

Вэнергетических котлах возможности снижения избытков воздуха весьма ограничены. В результате исследований, выполненных на мощных котлах современных конструкций, обводненность мазута, при которой достигается максимальное сокращение выбросов оксидов азота (до 20%), не должна превышать 7-10%. Экологический эффект (уменьшение платы за выбросы) при сжигании ВМЭ ниже дополнительных затрат на топливо, связанных со снижением к.п.д. котла, которое составляет порядка 0,3-0,5%. При повышении влагосодержания ВМЭ сверх приведенного уровня отмечается ухудшение процесса горения, сопровождающееся растягиванием факела, неудовлетворительным распыливанием топлива и т.п.

Всложившихся условиях энергетических котлов использование ВМЭ с естественным обводнением мазута является малозатратным и эффективным экологическим мероприятием. Использование ВМЭ с искусственным обводнением мазута для энергетических котлов с относительно высоким уровнем организации топочных процессов не приводит к положительным эколого-экономическим результатам.

Эфективность снижения генерации оксидов азота технологическими методами по данным зарубежных авторов приведена в табл. 9.6.

230

231