Испытания ступенчатого сжигания были проведены на пилотной установке с пузырьковым кипящим слоем фирмы "Бабкок-Вилькокс" мощностью 8 МДж/с. В экспериментах было исследовано влияние двух параметров: коэффициента избытка воздуха в слое и скорости струй вторичного воздуха. Из них большее влияние на эмиссию NOX оказывал коэффициент избытка воздуха в слое. Содержание NOX изменялось от 307 млн-1 при избытке воздуха 1,17 до 132 млн-1 при избытке воздуха 0,84. При избытке воздуха ниже 0,84 значение NOX не уменьшалось из-за недожога в слое, приводившего к тому, что частицы коксового остатка, содержащие азотные соединения, попадали в надслоевое пространство.
Сравнение двух наиболее экстремальных случаев (ступенчатое сжигание отсутствует и доля вторичного воздуха составляет 38 %) показало: без ввода вторичного воздуха над слоем было получено высокое содержание NOX. Однако по мере протекания реакций восстановления NOX концентрация их уменьшается. При вводе 38 % воздуха было получено очень низкое содержание NOX. Это объясняется недостатком кислорода в слое. Ввод вторичного воздуха приводил к некоторому увеличению уровня NOX, но никогда он не достигал уровня, наблюдавшегося без ввода вторичного воздуха. Далее NOX снова разрушались в надслоевом пространстве. В итоге ввод 38 % вторичного воздуха приводил к уменьшению эмиссии NOX на выходе из топки более чем на 50 %.
Анализ демонстрационных испытаний, проведенных за последние 2—3 года в США, показал, что появились два новых направления, способствующих созданию практически одной и той же технологии. Первое возглавляет корпорация EER (г. Орвилл, штат Огайо) при участии Исследовательского Института газа (GRI) из г. Чикаго. Эти коллективы имеют большой опыт внедрения метода трехступенчатого сжигания (ТСС) на угольных котлах с использованием газа для создания восстановительной зоны. Комплекс исследований, проведенных специалистами EER на двух огневых стендах, позволил им перейти к промышленному внедрению нового метода подавления N0х, получившему название AGR — усовершенствованный метод трехступенчатого сжигания с использованием газа. Демонстрационные испытания двух вариантов этого метода были проведены на энергоблоке мощностью 105 МВт (энергоблок № 4 ТЭС Greenidge энергокомпании NYSEC в штате Нью-Йорк).
Второе направление возглавляет Energy Systems Associates (г. Питсбург) также при участии GRI. Эти организации недавно закончили демонстрационные испытания метода, который на начальной стадии назывался методом FLGR (трехступенчатое сжигание с использованием газа без восстановительной зоны), а позже был усовершенствован и получил наименование AEFLGR (т.е. метод FLGR с добавлением аминов). Оба метода были проверены на энергоблоке № 2 мощностью 324 МВт ТЭС Mercer энергокомпании PSE&G (г. Трентон, штат Нью-Джерси).
Далее подробно рассмотрим сущность этих методов и результаты их промышленного внедрения.
Пылеугольный котел энергоблока мощностью 105 МВт на ТЭС Greenidge был оборудован тангенциальной топкой с твердым шлакоудалением. Первая реконструкция котла по схеме AGR была выполнена в 1996 г. для обеспечения предельно допустимых удельных выбросов оксидов азота, которые составляли 0,129 г/МДж (т.е. примерно 360 мг/м3 при 02 = 6 %).
Метод AGR имеет два варианта. Первый представляет собой простое последовательное объединение метода ТСС с использованием газа и метода селективного некатолитического восстановления (СНКВ) с использованием аммиака или мочевины. Предшествующие исследования сотрудников EER показали, что этот вариант (несинергистический AGR) позволяет снизить выбросы N0х на 67 и 76 % при использовании соответственно 10 и 18 % природного газа (по теплу).
Второй вариант, в котором объединяемые методы взаимно усиливают эффективность один другого (синергистический AGR), характеризуется тем, что в восстановительную зону подается меньше газа, и коэффициент избытка воздуха здесь устанавливается на уровне, близком к стехиометрическому (a= 0,99...1,0). Длительность пребывания в этой зоне увеличивается, так как третичный воздух подается в газоход за ширмовыми поверхностями нагрева вместе с азотсодержащим агентом (аммиаком или мочевиной). Суммарный эффект по снижению NOх, который достигается при такой схеме, составил на основании лабораторных исследований 85%, т.е. почти столько же, сколько обеспечивает дорогостоящий метод селективного каталитического восстановления (СКВ).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.