Охрана окружающей среды и рациональное использование природного газа в автономных теплогенерирующих установках

• Автор: Иванов, Станислав Петрович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 201 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ И

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗА .

1.1 Общие положения защиты воздушной среды .

1.2 Нормирование выбросов вредных веществ .

1.3 Состояние теории образования оксидов азота

при сжигании топлива

1.4 Опытная установка для исследования образования ИОх

1.5 Технологические методы снижения

выбросов оксидов азота .

1.5.1 Классификация технологических методов .
1.5.2 Рециркуляция продуктов сгорания в топочную камеру
1.5.3 Двухстадийное сжигание топлива.
1.5.4 Влияние коэффициента избытка воздуха
на снижение образования 0 .
1.5.5 Влияние впрыска воды или пара в топку на образование ЫОх
1.6 Очистка продуктов сгорания от оксидов азота
1.6.1 Классификация методов очистки .
1.6.2 Селективное каталитическое восстановление оксидов азота
1.6.3 Селективное бескаталитическое высокотемпературное восстановление оксидов азота.
1.6.4 Метод очистки с помощью активированного кокса
1.6.5 Метод электронного пучка
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1 .
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ
ПРИ СЖИГАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА .
2.1 Исследование образования и методов подавления
ЫОх и СО в АТГУ
2.1.1 Методики исследования и обработки
экспериментальных данных
2.1.2 Методика проведения исследования.
2.1.3 Общая методика исследования образования ЫОх и СО
и обработки результатов
2.2 Результаты исследований образования ЫОх и СО
2.2.1 Влияние коэффициента избытка воздуха на образование
ЫОх и СО при сжигании газа в щелевой горелке
2.2.2 Влияние теплового режима топочной камеры
и коэффициента избытка воздуха на выход ЫОх.
2.2.3 Интенсификация теплообмена в топочной камере
как метод снижения выхода ЫОх
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ
АВТОНОМНОГО ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕГО
УСТРОЙСТВА, ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ ВОЗДУХ
3.1 Постановка задачи
3.1.1 Анализ постановки задачи и способ ее решения.
3.1.2 Решение конструкторских задач при разработке АТГУ .
3.2 Исследование автономного теплогенерирующего устройства
3.2.1 Стенд и методика исследования
3.2.2 Порядок обработки исследований.
3.2.3 Результаты исследований АТГУ
3.2.4 Техническая характеристика АТГУ.
3.2.5 Результаты исследований газовой горелки с огневыми отверстиями в виде щелей
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3 .
ГЛАВА 4. ОБОБЩЕННАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ
4.1 Особенности определения оксидов азота в продуктах сгорания
4.2 Методика определения оксидов азота в продуктах сгорания.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВОК
ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗА.
5.1 Многофункциональные теплогенерирующие установки.
5.1.1 Радиационный рекуператор для одновременного нагрева нескольких сред
5.1.2 Радиационный рекуператор для нагрева одной среды .
5.1.3 Элемент модульного нагревателя
5.1.4 Модульный теплообменник с двойной циркуляцией .
5.1.5 Комплексное использование теплоты уходящих газов
5.2 Оценка конвективных поверхностей нагрева
в комплексных системах.
5.3 Энергосберегающая система отопления зданий
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Подробные данные по содержанию x в продуктах сгорания стационарных установок в США приведены в работе 8 . При работе на природном газе содержание x в продуктах сгорания теплогенерирующих установок электростанций составляет в чнм при тангенциальном расположении горелок , фронтальном , горизонтальном на мазуте соответственно , , на угле , , в циклонных топках, работающих на мазуте, на угле 0. В водотрубных промышленных котлах тсплопроизводителыюстыо от 0,3 до МВт, работающих на природном газе, содержание x в уходящих газах от до 0 чнм при работе на легком жидком топливе от до 0 на мазуте от 0 до 0 на угле при теплопроизводительности теплогенерирующих установок до 8 МВт , а от 8 до МВт чнм. В продуктах сгорания газотурбинных установок ГТУ, работающих на природном газе, содержится 0 0 чнм x, при использовании легкого жидкого топлива чнм. В продукгах сгорания коммунальных установок содержание x при работе на природном газе составляет , на легком жидком топливе , на мазуте чнм. Соотношение между единицами измерения концентрации x в пересчете на 2 в продуктах сгорания приведено в приложении 8. По нормам, принятым Агентством по охране окружающей среды ЕРА, в США в г. МВт не должны были превышать в пересчете на ЫОг ПО чнм при работе на природном газе, 0 на мазуте и 0 на угле. Расчет содержания Жх при определении ПДВ ведут на сухие продукты сгорания с содержанием 3 кислорода. По требованию санитарных органов и под воздействием общественного мнения в США ПДВ основных загрязнителей, в том числе и ЫОх постепенно снижаются 9 . В г. Достижение норм на и гг. Жх. В Российской Федерации и ряде зарубежных стран проводится нормирование выбросов на единицу продукции или вводится определенный предел на концентрации вредных веществ в выбросах. Следует отметить, что стандарты не учитывают многообразия факторов, определяющих степень загрязнения воздуха, в том числе высоту и характеристики источника, метеорологические и топографические условия, фоновую концентрацию примеси. Они могут использоваться для некоторых типовых производств, размещенных примерно в одинаковых условиях. В работе 6 изложен другой подход к определению ПДВ. МфА, Н, V, АТ, г,. Сф фоновая концентрация, ср функция. С и с2 максимальные концентрации г и , которые могут быть определены расчетным путем в соответствии с работой . Выполнение требования 1. ТЭС до 0 МВт 5, но рост мощностей ТЭС необходим для удовлетворения возрастающего спроса на тепло и электроэнергию, поэтому для решения вопроса необходимо максимальное снижение выбросов ЫОх. Изучение кинетики и механизмов образования ИОх дает возможность определить пути уменьшения загрязнения атмосферы этими веществами. Впервые механизм образования оксидов азота при горении или взрыве был предложен Я. О 0 Ы, 0 О. При этом скорость процесса определяется реакцией 4, т. Сщ 1. Концентрация атомарного кислорода может быть определена расчетным путем. Здесь значения констант к и к определены в ,,,. Вследствие сильной зависимости константы равновесия к от температуры концентрация атомарного кислорода и зависящий от нее выход 0 обусловлены максимальной температурой в зоне горения. Скорость образования 0 увеличивается линейно с ростом концентрации О в продуктах сгорания и экспоненциально с увеличением температуры 4. Кроме указанных факторов, на выход 0 оказывает влияние отношение времени протекания реакции в топочной камере к времени установления равновесия 2. ОСII пи ь. Рис. Совместное влияние на выход 0 двух основных факторов концентрации атомарного кислорода, зависящей от содержания О2 в топливновоздушной смеси, и температуры горения обусловливает существование так называемого критического значения коэффициента избытка воздуха в топке а при котором выход 0 является максимальным. Многочисленные экспериментальные и расчетные работы показывают, что значение акр составляет 1,1,, но при сжигании предварительно подготовленных топливновоздушных смесей акр приближается к 1. Кинетика и механизм процесса образования 0, предложенные Я. Б. Зельдовичем, были подтверждены в других работах. Н.К. Ыеуйа и Б.