Тепломассообмен в устройствах для снижения выбросов оксидов азота при сжигании газообразного топлива в теплоэнергетических системах

• Автор: Никонова, Елена Леонидовна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 160 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ И МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

1.1. Методы снижения выбросов оксидов азота при сжигании газообразного топлива

1.1.1.Влияние режимных параметров на концентрацию вредных веществ

1.1.2. Влияние конструктивных параметров топочногорелочных устройств

1.1.3. Подавление вредных выбросов

1.2. Влияние углеродсодержащего материала на процесс восстановления оксидов азота

1.3. Модель аэродинамических и тепловых процессов в факеле

1.4. Выводы по главе и постановка задачи исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ПОТОКЕ ГАЗА
2.1. Прогрев капли воды при В0,
2.1.1.Прогрев капли воды без учета конденсации влаги на поверхности
2.1.2.Прогрев капли воды с учетом конденсации влаги на поверхности
2.2. Прогрев капли воды при В10,1
2.3. Математическое моделирование движения капли воды с учетом прогрева, испарения влаги
2.4. Выводы по главе
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО АЗОТА ИЗ ЕГО ОКСИДОВ НА ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ
3.1. Математическая модель
3.1.1 .Система дифференциальных уравнений
3.1.2.Математическая модель процесса прогрева частицы
3.1.3.Математическая модель процессов, протекающих на начальной стадии химических реакций
3.1.4.Математическая модель температурного поля частицы материала в условиях протекания химических реакций
3.2. Температурное поле частицы
3.2.1 .Стадия прогрева частицы материала
3.2.2.Стадия начала протекания химических реакций
3.2.3.Стадия устойчивого протекания химических реакций
3.4. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ СНИЖЕНИЕ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
4.1. Способ снижения концентрации оксидов азота в отходящих дымовых газах
4.2. Проведение экспериментальных исследований
4.3. Получение сорбентов из углеродных материалов
4.4. Методика расчета контактного аппарата для восстановления оксидов азота
4.5. Методика расчета горелочного устройства, обеспечивающего снижение выбросов оксидов азота
4.6. Выводы по главе ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной литературы


N0; — - темп охлаждения в зоне максимальных температур. Вследствие этого выход ‘термических" оксидов азота в топочных камерах энергоблоков на природном газе с эквивалентным размером топочной камеры аэ=- м составляет 0,8-1,5 г/м3 [5]. Для малых промышленных и отопительных котельных характерны не очень высокие температуры в зоне горения и значительный темп охлаждения продуктов сгорания. Поэтому выход “термических’ оксидов азота невелик и составляет 0,1 - 0. Выход оксидов азота для данных установок объясняется “быстрыми” оксидами азота [5]. Быстрые" оксиды азота образуются при а<1 и Т<К [,] в начальной зоне факела. Эмиссия оксидов данной группы заканчивается до достижения температур - К. Увеличение температуры или скорости нагрева продуктов сгорания на начальном этапе факела увеличивает образование оксидов азота. Быстрые" оксиды азота образуются в начале зоны горения в результате реакции с участием радикалов СН, СН2. СН2 + N2 = НС + 2ЫН - , 6 кДж/моль. Образующиеся по этому предполагаемому механизму оксиды азота обнаруживаются в начале зоны горения ламинарных пламен (или в корне турбулентного факела), что свидетельствует о малом времени их образования. Значительное влияние на образование всех видов ИОх оказывает коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения, который определяется коэффициентом избытка воздуха в горелке и лрисосами в топку. Расчетно-теоретические исследования влияния избытков воздуха на образование N0* при постоянной температуре показали, что зависимость образования “быстрых’ Ы0Х от коэффициента избытка воздуха имеет экстремальный характер [,] , а зависимость "термических” 1М0Х от коэффициента избытка воздуха имеет экспоненциальный характер [,]. Сумма "термических* оксидов азота характеризует конечный выход всех N0* в зависимости от коэффициента избытка воздуха в зоне активного горения. Значение коэффициента избытка воздуха в зоне активного горения, при котором суммарный выход Ы0Х в реальных условиях достигает максимального значения зависит от реальных условий смешения топлива и воздуха [5,6,]. Концентрация свободного кислорода зависит от коэффициента избытка воздуха. На практике стремятся к снижению коэффициента избытка воздуха, что способствует снижению концентрации свободного кислорода, участвующего в образовании оксида азота. МОх. С - концентрация кислорода в продуктах сгорания. К] - константа равновесия. Константа равновесия сильно зависит от температуры и. Тдд - адиабатная температура горения при условии полного сгорания топлива; фзаг - средний коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева. Зависимость выхода оксидов азота от температуры можно проследить на рис 1. Рис. N0x1 2 - “быстрые" NOx. Температурный фактор оказывает наиболее существенное влияние на образование оксидов азота при сжигании газообразного топлива [6,]. Согласно расчетным [] и экспериментальным [] исследованиям образование “быстрых" оксидов азота начинается при температурах - К и полностью завершается в достаточно узком диапазоне -0 К []. Влияние температуры на общий выход оксидов азота в основном определяется температурной зависимостью "термических" оксидов азота. Образование оксидов данной группы происходит в области температур выше К. Т0 - температура начала выхода 'термических" оксидов азота ( К); Т™ -максимальная температура в зоне активного горения. Концентрация вредных веществ в продуктах сгорания топливосжигающих устройств зависит от организации процесса горения, конструкции теплового агрегата, особенностей процесса теплоотдачи от потока продуктов сгорания к поверхностям нагрева. Исследование образования ЫОх в факеле требует изучения интенсивности выгорания топлива по длине факела, уровня максимальных температур и положения зоны максимальных температур на истинной траектории прямого и закрученного факела. При исследовании концентраций оксидов азота вдоль оси вихревого факела получены следующие результаты. Средняя и максимальная концентрации МОх непрерывно возрастают на участке от корня факела до сечения Ц=2,0-2,4, после чего остаются постоянными по длине факела.