Повышение экологических показателей низкотемпературных вихревых топок за счет разложения оксидов азота на коксовых частицах

• Автор: Тринченко, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 187 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ТОПКАХ КОТЛОВ II

1.1. Классификация вредных выбросов

1.2. Образование оксидов азота.

1.2.1. Термические оксиды азота

1.2.2. Быстрые оксиды азота

1.2.3. Топливные оксиды азота

1.3. Образование оксидов серы

1.4. Образование канцерогенных веществ.

1.5. Зависимость эмиссии вредных веществ от способа

сжигания твердого топлива
1.6. Методы снижения вредных выбросов оксидов азота и серы
1.6.1. Методы подавления образования оксидов азота и серы на стадии подготовки топлива.
1.6.2. Методы подавления оксидов азота и серы на стадии
сжигания топлива.
1.6.3. Методы очистки продуктов сгорания.
1.7. Существующие расчетные методики определения концентрации
0 в уходящих газах котлов
1.8. Выводы
ГЛАВА II. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ТОПЛИВ ПО НТВТЕХНОЛОГИИ И исследование образования ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ТОПКАХ с
ТВСЖИГ АНИЕМ.
2.1. Характеристика работы котлов, реконструированных
на НТВтехнологию
2.2. Анализ результатов перевода котла ПК Иркутской ТЭЦ
на НТВтехнологию сжигания топлива
2.3. Анализ экологических показателей технологии ЛПИИТЭЦ, достигнутых на котле ПК
2.4. Анализ работы опытнопромьпиленного котла БКЗ00
по НТВтехнологии сжигания дробленого твердого топлива
2.5. Анализ результатов исследований образования вредных
выбросов на котле ЬКЗ009.
2.6. Выводы.
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЦЕССА
ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА С УЧЕТОМ РАЗЛОЖЕНИЯ
ОКСИДОВ АЗОТА НА КОКСОВЫХ ЧАСТИЦАХ
3.1. Модель процесса разложения оксидов азота в процессе
горения твердого топлива в I ГГВтопке по схеме ЛПИИТЭЦ.
3.2. Блок 1. Аэродинамическая картина течений в НТВтопке.
3.3. Блок 2. Расчет движения частиц в Н ГВтопке котла ПК
3.4. БлокЗ. Учет термомеханического разрушения топливных частиц
3.5. Блок 4. Обработка рассевочной кривой исходного топлива.
3.6. Блок 5. Расчет ноля температур в НТВтопке котла ПК.
3.7. Блок 6. Разработка модели процесса горения с учетом
разложения оксидов азота на коксовых частицах
3.7.1. Стадия сушки.
3.7.2. Стадия выхода летучих
3.7.3. Стадия горения кокса.
3.7.4. Модель генерации оксидов азота
3.8. Выводы.
ГЛАВА IV РЕЗУЛЬТАТЫ РАССЧЕТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗЛОЖЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА ПА КОКСОВЫХ ЧАСТИIДАX И РЕКОМЕДАИИ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ НТВТОПОК .
4.1. Расчетное исследование разложения
оксидов азота на коксовых частицах в процессе горения.
4.2. Оптимизация фракционного состава исходного топлива
с целью уменьшения выбросов оксидов азота.
4.3. Некоторые рекомендации по оптимизации
параметров топочног о процесса.
4.4. Оценка разложения оксидов азота при ступенчатом сжигании
по схеме прямоточного пылеугольного факела.
4.5. Разложение оксидов азота в реакторе 0.
4.6. Снижение выбросов оксидов азота
при сжигании древесного топлива
4.7. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК У СЛОВ 1ЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.
ЛИТЕРАТУРА


Однако, как отмечается в анализе /3/, последние исследования американских специалистов опровергли эти предположения. Тем не менее, проведенное искусственное образование И в пробах дымовых газов за счет N0, ? Н говорит о возможности протекания аналогичных механизмов генерации К в атмосфере. Интерес к образованию гемиоксида азота в атмосфере основан на следующих негативных факторах: 1) Ы участвует в реакциях, приводящих к истощению озонною слоя Земли; 2) И усиливает "парниковый" эффект. Оксиды азота, образующиеся при сгорании органических топлив, подразделяются на "термические", "быстрые" и "топливные" /2/. В случае, когда источником активных центров для образования МОч служит азот воздуха, образуются термические (или воздушные) и быстрые оксиды азота. Если же источником активных центров служит атомарный азот топлива, то такие оксиды азота называются топливными / /. Энерг ия диссоциации связей Ы-Ы азота воздуха достигает 0 кДж //. Энергия диссоциации связи С-Ы в молекулах топлива составляет 0. Дж. Вследствие этого азотсодержащие соединения, входящие в состав топлива, легче превращаются в N0, чем молекулярный азот воздуха. Соотношение концентрации термических, быстрых и топливных оксидов азота в общем выбросе, в каждом отдельном случае зависит от содержания связанного азота в топливе, способа ортшзации и температурного уровня топочного процесса. Для различных топлив концентрации Ж)х в уходящих газах котлов колеблются в достаточно широких пределах 0. При максимальной температуре факела, менее К, ЫОх, в основном, образуются из азота топлива (до %) //. Экспериментальные и промышленные исследования показали, что основная доля из них (> %), приходится на монооксид азота N0, а остальная часть - на диоксид N0: /, /. N0 + Оз = Ы + + 5 кДж/моль, N0-» + Иу = N0 + О . По результатам замеров концентрации N0 на уровне дыхания человека даже на расстоянии 5. ТЭС мощностью . МВт, степень перехода N0 в МО? Термические оксиды азота образуются при горении любых топлив в области высоких температур, если в качестве окислителя используется воздух. Я.Б. Зельдовичем, И. Я.Садовниковым, Д. А.Франк-Каменецким // была предложена схема окисления молекулярного азота, основные положения которой кратко можно сформулировать следующим образом: 1) окисление азота происходит за счет свободного кислорода, имеющегося при сг орании топлива; 2) реакции образования оксидов азота протекают по цепному механизму, они имеют термическую природу, подчиняются закону Аррениуса; 3) скорость образования N0 лимитируется концентрацией в газовой смеси атомарных азота (Ы) и кислорода (О). Цепная схема окисления молекулярного азота по Зельдовичу Я. М - любая молекула, атом или радикал, участвующие в столкновении, по не претерпевшие химических изменений). М = О + О - 4 кДж/моль (инициирование кислорода); (1. N2 + О = КО + N-4 кДж/моль (разветвление цепи); (1. N + = N0 + О + 4 кДж/моль (разветвление цепи); (1. О + О + М = + 4 кДж/моль (обрыв цепи). Кт2, , N0 - концентрация азота и газов в кмоль/л. N + ОН = NO + Н, (1. II + N= N2 +ОН. При образовании NO по схеме (1. Энергетический барьер этой реакции складывается из двух составляющих: энергии, требующийся на образование одного атома кислорода (Е1Л) и энергии ак тивации реакции атома кислорода с молекулой азота (Е’1. В связи с высокой энергией активации реакций образования NO (? Ej. Дж/моль //), эмиссия термических оксидов азота происходит при высоких температурах, превышающих К. В температурном диапазоне . С, (1. В топках современных котлов время пребывания продуктов сгорания при объемных теплоналряжениях ^. Вт/м ’ составляет 1. N0 не достигают равновесных концентраций. Концентрация термических оксидов азота изменяется по длине факела, интенсивно возрастая в начале зоны горения и достигая наибольшего значения непосредственно за зоной максимальных температур (рис. На эмиссию термических оксидов азота наибольшее влияние имеет температура в зоне горения, с увеличением которой происходит экспоненциальный рост образования N0* (рис. Увеличение времени пребывания в зоне горения тпр также приводит к росту образования оксида азота //. Рис. Рис. Рис.