Метод трехступенчатого сжигания угольной пыли, страница 10

Согласно результатам численных экспериментов значения избытка воздуха amax , при котором наблюдается максимальный выход NOБ, и критического избытка воздуха aКР, выше которого отсутствует восстановление NО, зависят от конкретного состава топлива. Из рассмотренных углеводородных топлив (СН4, С2Н2, С2Н4) наименьшие значения amax =0,65 и aКР =0,7 наблюдались при сжигании чистого метана, а наибольшие (amax =0,7 и aКР=0,75) - при сжигании этилена С2Н4, причем возрастание значений amax и aКРпроисходило по мере увеличения относительной молекулярной массы сжигаемого топлива. При сжигании СО и Н2 значения amax составляли соответственно около 0,9 и свыше 1,1, а восстановление NOБ отсутствовало во всем исследуемом диапазоне избытков воздуха от 0,5 до 1,1.

Выход быстрых NО от температуры имеет экспоненциальную зависимость, характерную и для термических оксидов азота. Однако согласно экспериментам образование NO в реальных условиях завершается на начальной стадии факела при относительно невысоких температурах Т< 1500 -1600 К. В этой области влияние температуры на эмиссию быстрых оксидов азота существенно слабее.

Другим важным фактором, влияющим на выход быстрых оксидов азота, является скорость (темп) нагрева факела. Последняя здесь трактовалась как φН = (Тmax – T0)/DτН, где Тmax и T0 максимальная и начальная температуры факела; DτН -время, за которое температура факела возрастает от То до Тmax. Увеличение темпа нагрева факела однозначно приводит к росту концентрации NOБ. Это связано с тем, что с ростом φН  процесс эмиссии NOБ несколько смещается в область более высоких температур, т.е. повышается температура начала эмиссии быстрых оксидов азота

Т0 NOб. При этом также увеличивается температурный диапазон DТNOб= Т кон  NOб - Т0 NOб, в котором происходит выход NOБ. В результате возрастают скорости цепных реакций и происходит последовательный рост образования сначала HCN, затем и NOБ. Согласно результатам расчетных исследований в широком диапазоне избытков воздуха a и скоростей нагрева факела φН значения минимальной температуры, при которой начиналась эмиссия быстрых оксидов азота, были относительно невысокими и составляли Т0 NOб= 170—1350 К. Соответственно температурный диапазон DТNOб изменялся всего от 50 до 100 К. Эти результаты лишний раз подтверждают известные данные о том, что эмиссия NOБ происходит на начальной стадии факела в довольно узком интервале температур. В связи с этим очевидно, что условия охлаждения факела никак не влияют на выход быстрых оксидов азота.

Анализируя результаты проведенных исследований, можно констатировать, что выход быстрых оксидов азота может быть снижен в результате выбора соответствующих значений локальных избытков воздуха и пониженных скоростей нагрева на начальном участке факела. Эти условия могут быть реализованы путем подачи с воздухом газов рециркуляции или в результате ступенчатого подвода воздуха в факел.

Влияние химического состава топлива.

Одним из важных факторов, влияющих на эмиссию NОх в котле с кипящим слоем, являетсяхимический состав топлива. Как правило, чем выше содержание азота в твердых топливах, тем выше эмиссия NOx в установках с кипящим слоем. Вследствие высокой температуры сжигания в кипящем слое термических NOх не образуется. Основнымих источником является связанный азот топлива. Конечный уровень образования NOx зависит от химических превращений выделяющегося из топлива азота. В низкосортных углях большая часть топливного азота освобождается в виде аминов NHi (i = 1, 2, 3), в каменных углях азот в большей степени выделяется в виде цианидов.

Было выполнено сравнение выбросов NОх для различных типов углей: бурых двух видов, длиннопламенного и каменных двух видов при их сжигании в установке диаметром 508мм с кипящим слоем. Как и ожидалось, эмиссия NОх увеличивалась с ростом температуры сжигания. Кроме того, было обнаружено что бурые и длиннопламенные угли менее чувствительны к температуре сжигания. Для бурых углей существует также тенденция увеличения NOx с уменьшением отношения связанного углерода с летучим.