Пути повышения эффективности двухступенчатого сжигания природного газа и мазута в паровых и водогрейных котлах

• Автор: Ионкин, Игорь Львович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 211 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

ЕЕ Образование оксидов азота в топках котлов

1.2. Технологические внутритопочные методы снижения

эмиссии оксидов азота в газомазутных котлах.

1.2.1. Режимные технологические мероприятия

1.2.2. Конструктивные технологические мероприятия

1.3. I остановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХ ЮЛОГИЧЕСКИХ

Р И РО Д ООХ РА ИНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ ГАЗОМАЗУТИЫХ КОТЛОВ.
2.1. Влияние внутритопочных характеристик на выход
оксидов азота.
2.2. Классификация газомазутных котлов.
2.3. Влияние внутритопочных мероприятий на характеристики
зоны активного горения.
2.4. Разработка типовых рекомендаций по внедрению внутритопочных мероприятий для газомазутных котлов
ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБА ДВУХСТУПЕНЧАТОГО СЖИГАНИЯ РИРОДНОГО ГАЗА И МАЗУТА
3.1. Математическое моделирование процессов двухступенчатого сжигания
3.2. Расчетные исследования влияния избытков воздуха в первой
и второй ступенях горения на выход оксидов азота.
3.2.1. Двухступенчатое сжигание природного газа
3.2.2. Двухступенчатое сжигание мазута.
3.3. Исследование влияния условий ввода вторичного воздуха
на эффективность двухступенчатого сжигания
3.3.1. Природный газ.
3.3.2. Мазут.
3.4. Исследование влияния ввода влаги при двухступенчатом сжигании топлив
3.5. Исследование влияния рециркуляции продуктов сгорания при двухступенчатом сжигании топлив
3.5.1. Природный газ
3.5.2. Мазут
3.6. Рекомендации по оптимизации двухступенчатого сжигания природного газа и мазута, полученные по результатам расчетнотеоретических исследований.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МАЛОЗАТРАТНЫХ СХЕМ
НЕТРАДИЦИНОГО СЖИТА ИЯ ТО ЛИВА А ДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЗОМАЗУТНЫХ КОТЛАХ.
4.1. Методика проведения испытаний.
4.2. Влияние конструктивных особенностей котлов на выбор
схемы двухступенчатого сжигания
4.2.1. Установка шлицев вторичного воздуха
4.2.2. Организация двухступенчатого сжигания но вертикали
за счет отключения части горелок верхнего яруса
4.3. Разработка комбинированного режима двухступенчатого сжигания
4.4. Сравнение эффективности различных способов
организации двухступенчатого сжигания.
4.5. Влияние двухступенчатого сжигания на техникоэкономические показатели и надежность работы котла.
4.5.1. Влияние двухступенчатого сжигания на температуру
уходящих газов.
4.5.2. Влияние двухступенчатого сжигания на надежность
работы пароперегревателя
4.6. Разработка практических рекомендаций по внедрению
режимов двухступенчатого и комбинированного сжигания на действующих котлах.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это наиболее заметно для коэффициента избытка воздуха в зоне горения, где для каждого механизма образования оксидов азота существует свое значение Ощах соответствующее максимальному выходу соответствующих N0 (см. I NOron. Рис. Следует особо отметить, что нетрадиционное сжигание топлив с а < 1 используется в некоторых технологических мероприятиях, например, горелки стадийного сжигания, ступенчатое и нестехиометрическое сжигание. Поэтому для максимального эффекта необходимо тщательное изучение механизмов образования и разложения оксидов азота при реализации таких природоохранных мероприятий. Оч-ЗО и 0. N0. Тем не менее, как показано в [8,], они играют важную роль в промежуточных реакциях образования и разложения оксидов азота. Эмиссия N и Ы начинается на начальном участке факела с участием образующихся в этой зоне "быстрых" и "топливных" оксидов азота [8,]. Ы2 + Н^Ы + ОН, (1. ЫСО + ЫО^Ы + СО, (1. ЫН + ЫО^Ы+Н, (1. М) + Н ^Ы +ОН, (1. Ы0-Ю + М^Ы + М. Образовавшиеся на начальном участке Ы и Ы через некоторое время почти полностью разлагаются, реагируя с радикалами О, ОН, Н (рис. Причем N в основном переходит в N0, а N - в N2. Таким образом, чем больше материнского азота топлива и "быстрых" N0 на начальной стадии горения перейдет В N, тем меньше конечный выход NOx [8]. N0 со свободным () и атомарным (О) кислородом. Гемиоксид азота N, после его разложения на участке горения топлива, далее по факелу практически не образуется и его вкладом в общую эмиссию NOx можно пренебречь. Рис. В настоящее время известно достаточное количество технологических мероприятий, направленных на уменьшение концентрации оксидов азота в уходящих газах котлов. Степень снижения выхода ЫОх при их реализации на действующих котлах колеблется в пределах от до % (см. Условно все технологические способы подавления оксидов азота можно разделить на режимные и конструктивные. К режимным технологическим мероприятиям относятся такие внутритопочные способы снижения выхода оксидов азота, которые при их внедрении не гребуют изменений конструкции топочной камеры, компоновки и конструкции горслочных устройств. Конструктивные мероприятия, в отличие от режимных, требуют изменения конструкции топки, горелочных устройств или изменение компоновки последних в топочной камере. Это такие мероприятия, как установка двусветных экранов, двух- и трехступенчатое сжигание, изменение конструкций горелок и др. Таблица 1. Одним из наиболее распространенных и легко реализуемых режимных мероприятий, позволяющим снизить выбросы оксидов азота примерно па % [5,], является снижение избытка воздуха в топке. ЫОх. Данное мероприятие не требуется каких-либо дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат, а все расходы на его внедрение сводятся к стоимости режимно-наладочных испытаний котла. Кроме гою, сжигание топлива с пониженными избытками воздуха повышает КПД котла за счет снижения температуры и расхода уходящих газов и снижает низкотемпературную сернокислотную коррозию. Как отмечалось выше, влияние избытков воздуха на образование оксидов азота описывается экстремальной зависимостью (рис. Причем максимум содержания МО в дымовых газах соответствует такому значению коэффициента избытка воздуха, при котором в данных условиях достигается наиболее полное сгорание топлива. Наиболее эффективно данное мероприятие на котлах, которые работают с высокими коэффициентами избытка воздуха в горелках близких к значениям остах (рис. Снижение избытков воздуха осуществляется до тех пор, пока это не приводит к интенсивному росту продуктов неполного сгорания. Данное мероприятие направлено на подавление образования прежде всего "термических" оксидов азота. По оценкам ВТИ [1] при снижении температуры горячего воздуха с 0 до 0°С выход ИОх может уменьшиться в 2-4 раза. Однако применение данного метода со столь значительным изменением /гв возможно только на вновь проектируемых котлах и требует специальных проработок, таких как увеличение экономайзерных поверхностей нагрева, установки специальных подогревателей воды и др. В отечественной практике были реализованы схемы со значительно меньшим снижением /П5.