горіння. Токсичність продуктів згоряння газоподібного палива на 92-98% визначається вмістом в них оксидів азоту, причому в результаті реакцій в котельній камері утворюється в основному оксид азоту NO (більше 95%), тому при аналізі механізмів і умов утворення шкідливих речовин на нього звертають пильну увагу.
Освіта NO відбувається за рахунок окислення азоту атмосферного повітря та азоту, що міститься в паливі. Умовою окислювання азоту повітря є дисоціація молекули кисню повітря під дією високих температур в топці (1900 ... 2 200 К), потім утворення оксиду азоту йде по ланцюговому механізму [4]: ??
О 2 + М=О + О + М.
Відповідно до теорії Семенова-Зельдовича - Франк-Каменецького в процесі горіння відбувається окислення у високотемпературній зоні по ланцюговому механізму (по реакціях) [4]: ??
2 + O 2 2NO.
Визначальною в освіті NO вважається дана реакція, швидкість якої залежить від концентрації атомарного кисню і максимальної температури в зоні горіння, внаслідок цього теорія отримала назву термічної. Оскільки в цьому випадку NO утворюється в результаті окислення азоту повітря, NO отримав назву повітряного.
Концентрація утворився NO не перевищує рівноважну при максимальній температурі в реакційній зоні. Освіта NO залежить від концентрації вихідних речовин, температури і часу встановлення рівноваги.
Термічна теорія припускає експоненційну залежність рівноважної концентрації С (NO) від температури [5]:
,
де С (О 2), С (N 2) - відповідно концентрації кисню та азоту в зоні реакції,%; R - універсальна газова постійна, Дж/(моль? К); Т - максимальна температура в зоні реакції, К.
Таким чином, склад оксидів азоту на виході з димової труби майже не змінюється і тільки в атмосфері відбувається процес поступового доокісленіе NO в NO 2. Аналіз основних факторів, що впливають на утворення оксидів азоту, дозволяє намітити основні методи їх придушення. Викиди оксидів азоту при спалюванні газоподібного палива можуть бути значно скорочені, якщо знижується максимальна температура горіння (введенням в факел інертних димових газів або вологи; використанням методів тепловідводу від факела та ін.). При скороченні часу перебування реагуючих компонентів (азоту і кисню) у високотемпературній зоні, а також при зменшенні концентрації кисню в реакційній зоні (т. Е. При зниженні локального надлишку повітря) [4].
. Розробка раціональних методів спалювання газів
Останнім часом в нашій країні і за кордоном велику увагу фахівців приділяється методам зниження викидів забруднюючих речовин, включаючи оксидів азоту (NO x) безпосередньо в топках котлів. Очищення продуктів згоряння від шкідливих домішок технічно складна і економічно нерентабельна, оскільки відносно малі концентрації шкідливих речовин витягти з досить великих обсягів димових газів вкрай важко. У той же час зміна топкового процесу в потрібному напрямку може призвести до скорочення викидів токсичних речовин без дорогих заходів щодо очищення продуктів горіння при спалюванні газів [4].
При спалюванні природного газу, що не містить пов'язаного азоту, для придушення викидів оксидів азоту необхідні методи, що обмежують утворення «повітряних» NO x, т. е. що впливають на зниження температурного рівня в зоні горіння.
Теплотехнічні методи зниження шкідливих викидів з продуктами згорання котлоагрегатів, які охоплюють найбільш апробовані в промисловості способи боротьби з NO x при спалюванні газів. Як показали результати численних досліджень, часткова рециркуляція димових газів в топкову камеру є одним з ефективних методів придушення викидів NO x. У цьому випадку димові гази на виході з котла забираються і подаються в топку або через шліци під пальниками, або через кільцевий канал навколо пальників, або шляхом підмішування газів у повітря перед газовими пальниками [4].
Останній спосіб введення рециркулює газів забезпечує найбільше зниження температури в зоні горіння. Рециркуляція димових газів поряд зі зменшенням температурного рівня в топці призводить до зниження концентрації кисню, т. Е. До розтягування зони горіння і більш ефективному охолодженню цієї зони топковим екранами. Підмішуючи до 20-25% продуктів згоряння в повітря, вдається знизити вміст NO x на 30-35% [4].
Подача вологи (води або пари) в ядро ??факела також призводить до зниження викидів оксиду азоту. Цей спосіб передбачає впорскування вологи в кількості 3-5% від витрати палива, що за аналогією з введенням рециркулює газів зменшує максимальну температуру в зоні горіння. У порівнянні зі звичайним спалюванням газу даний метод дозволяє на 10% придуши...
