ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осипов, Б. М. Кривоногое. Экспериментальные исследования условий образования сажистых частиц при сжигании природного газа в топках чугунных секционных котлов (ЦИСИ, ЛИСИ) из "Совершенствование сжигания газа и мазута в топках котлов и снижение вредностей в продуктах сгорания" При переоборудовании на газовое топливо котлов и других установок выбор газовых горелок производится исходя из их тепловых нагрузок, диапазона регулирования, полноты сгорания газа, быстроты перехода на резервное жидкое или твердое топливо и простоты изготовления и монтажа. При этом обычно не обращается внимание на образование окислов азота, выход которых зависит как от конструктивных особенностей горелок, так и от способа их установки. Вместе с этим при сжигании газа окислы азота являются основными токсическими вредностями, загрязняющими атмосферу, и их предельно допустимая концентрация в воздухе в 35 раз ниже, чем окиси углерода. [c.5] Все исследования выполнялись как в футерованных, так и в нефутерованных огнеупорным кирпичом топках. Тепловая нагрузка для всех горелок принималась одинаковой и составляла около ЫО ккал/ч, а тепловое напряжение огневой части топочного объема — около 500-10 ккал/м ч. До определения окислов азота горелки выводились на нормальный режим и устанавливалось отсутствие на выходе из топки продуктов химического недожога в виде СО, Нг, СН4. [c.6] Кривые 3 и 4 характеризуют выход окислов азота при сжигании газа на горелках с принудительной подачей воздуха в футерованной и нефутерованной топках. Снижение окислов азота при этих горелках достигнуто за счет отсутствия туннелей обычного типа и сжигания газа непосредственно в водоохлаждаемых топках. Это приводит, в особенности при иефу-терованных топках, к интенсивной теплоотдаче из пламени и снижению температур в реакционных зонах. [c.7] При таком сжигании уменьшение окислов азота происходит за счет увеличения суммарной поверхности излучения рассредоточенных пламен сравнительно с одиночным факелом, а также за счет растянутости процессов смешения и горения, приводящих к снижению концентраций кислорода по всему тракту горения и к уменьшению температур в реакционных зонах. Сравнение кривых 2 и 9 показывает, что замена инжекционных однофакельных горелок блочными с двухступенчатым подводом воздуха позволяет уменьшить выход окислов азота в два раза. При этом не возникает химического недожога, коэффициент полезного действия остается на однозначном уровне (88—90%), резко сокращается длина горелок и почти полностью устраняется шум, создаваемый инжекционными однофакельными горелками при их работе с коэффициентом избытка воздуха а 1,0. [c.8] До определения окислов азота все горелки выводились на режим, обеспечивающий паспортный теплосъем в размере 12-10 ккал/м ч при отсутствии химического недожога. [c.8] Исследование продуктов сгорания показало, что наибольший выход окислов азота возникает при инжекционных горелках, работающих с коэффициентом избытка первичного воздуха а 1,0, и составляет 160 мг/н-м (кривая 1), т. е. [c.9] Газомазутные горелки размещались на фронтовой стене топок вертикальные щелевые и инжекционные блочные — на боковых стенах топок, а щелевые однотрубные — на поду топок. [c.10] Из всех исследованных на водотрубных котлах горелок наименьшее количество окислов азота возникает нри щелевых горелках, размещаемых на поду топки, и составляет около 150 мг/н.м (кривая 5). Вызывается это тем, что процессы смешения и горения при таких горелках протекают параллельно, а это приводит к затяжке тепловыделения и снижению температур в реакционных зонах. [c.11] Здесь уместно отметить также, что сжигание гомогенных газовоздушных смесей в псевдокипящем слое, и в особенности на излучающих горелках, приводит к значительному снижению окислов азота и составляет соответственно около 100 и 40 мг/н.м . Объясняется это тем, что в обоих случаях происходит микрофакельное горение при весьма интенсивном отводе тепла из реакционной зоны. [c.11] В процессе исследований сжигания газа в топках котлов было установлено также, что уменьшение тепловых нагрузок всех горелок приводит к уменьшению образования окислов азота. Например, уменьшение номинальных тепловых нагрузок горелок в два раза приводит к снижению окислов азота на 20—30% и более. Это не относится, однако, к сжиганию газа в псевдокипящем слое, при котором выход окислов азота как при повышенных, так и пониженных нагрузках изменяется незначительно. [c.11] Известно, что при сжигании природного газа в топках котлов основными токсическими вредностями, загрязняющими атмосферу, являются окислы азота. По данным [1] котел паропроизводительностью 170 т/ч, оборудованный тремя вихревыми горелками, сбрасывает в атмосферу в течение суток 2,2 т окислов азота, а котел паропроизводительностью 950 т/ч с 24 вихревыми горелками — 57 т. Проведенные в СССР и за рубежом исследования показывают, что уменьшение сброса в атмосферу окислов азота в два и более раз может достигаться за счет частичной рециркуляции охлажденных продуктов сгорания, тангенциально-вихревого и двухступенчатого сжигания газа, уменьшения подогрева воздуха, впрыска распыленной воды в реакционную зону и др. [c.12] Это приводит к выносу значительной части пламени из туннеля в топку, увеличению теплоотдачи факела и снижению температур в реакционных зонах. Рециркуляция продуктов сгорания в размере 25% при многоструйной выдаче газа и в размере 20% при одноструйной выдаче уменьшает выход окислов азота соответственно в 1,8 и 1,9 раза. Увеличение степени рециркуляции приводит в обоих случаях к снижению ее эффективности и появлению в отходящих газах продуктов незавершенного горения. При этом химический недожог тем больше, чем меньше однородность газовоздушной смеси и чем больше в ней инертных продуктов рециркуляции. Сравнительно низкие показатели по уменьшению окислов азота за счет рециркуляции были получены и на крупных промышленных и энергетических котлах, хотя абсолютный их выход был значительна больше, чем на стендовой установке. Так, на котле типа ПК-41 паропроизводительностью 475 т/ч, оборудованном прямоточными горелками, выход окислов азота при степени рециркуляции 23% снизился примерно в 1,8 раза с 520 до 300 мг/м [3]. При этом без рециркуляции коэффициент избытка воздуха составлял 1,03, а с рециркуляцией — 1,06. [c.13] При применении всех рассмотренных методов следует учитывать, что важнейшее влияние на выход окислов азота оказывает наличие сажистых и минеральных отложений на поверхности экранных труб и солей жесткости внутри труб, так как это приводит к уменьшению их тепловосприятия, снижению теплоотдачи пламени и повышению температур в реакционных зонах. [c.16] Рассмотренные методы снижения окислов азота в продуктах сгорания применимы не только при смшгаиии природного газа, но в одинаковой мере и при сжигании топочного мазута и пылевидного твердого топлива. При зтом для двух последних видов топлива происходит уменьшение окислов азота, возникающих как из азота воздуха, так и из азотосодержащих соединений топлива (пиридина, хинолина и др.). [c.17] В последние годы в связи с ростом капитального строительства жилых зданий во многих городах страны широкое распространение получили башенные вертикально-водотрубные котлы типа ПТВМ. Эти котлы являются наименее изученными с точки зрения выброса вредностей. [c.17] Газомазутная горелка (рис. 1) имеет газораздаточное кольцо с рядом отверстий на внутренней стороне, обеспечи-ющих периферийный выход газа. Перед газораздаточным кольцом (по ходу воздуха) установлен воздушный завихри-тель с неподвижными лопатками (8 шт.). При работе котла на газовом топливе мазутная форсунка убирается. [c.18] Для зажигания топлива при растопке котла в нижней части амбразуры предусмотрена установка электрозажигающих устройств, включаемых со щита (две горелки нижнего яруса с каждой стороны являются растопочными). К каждой горелке воздух для горения подается индивидуальным вентилятором типа Ц13-50 4. Тяга осуществляется общей для двух котлов ПТВМ-50 отдельно стоящей дымовой трубой. Для регулирования разряжения В топке на газоходе за котлом установлены поворотные шиберы. [c.19] Изменение теплопроизводительности котла осуществляется последовательным включением или выключением горелок при постоянном расходе сетевой воды и в зависимости от температуры наружного воздуха. Таким образом, горелки работают на постоянных тепловых нагрузках, без изменения расходов воздуха и топлива. Процесс горения происходит устойчиво при максимальной нагрузке с От= 1,15—1,17. Снижение Ст до 1,01 приводит к появлению химического недо жога. [c.19] Изложенное показывает, что только один котел ПТВМ.-50-1 при работе в течение суток на номинальной нагрузке сбрасывает в окружающую атмосферу около 600 кг окислов азота (в пересчете на двуокись азота). [c.20] Снижение теплопроизводительности котла приводит к значительному уменьшению выброса окислов азота в атмосферу. [c.20] Вернуться к основной статье