Метод трехступенчатого сжигания угольной пыли, страница 13

Дополнительным преимуществом этого метода является расширение температурного диапазоны, в котором протекают процессы восстановления N0х за счет NНз, что позволяет увеличить мольное отношение NH₃/NO без опасения превысить допустимый проскок аммиака или загрязнение воздухоподогревателя, обусловленное образованием бисульфата аммония. На рис. 11 приведена схема синергистического процесса AGR, при котором в основные горелки поступает уголь (90 % по теплу), выше основной зоны горения в топку подается около 10 % газа, в результате чего стехиометрический избыток воздуха в этой зоне a снижается примерно до 1,0 и появляются продукты неполного горения (СО = 1 000 ppm); в горизонтальный газоход за ширмами вводится третичный воздух, который одновременно является транспортирующим агентом для аммиака или мочевины и обеспечивает нужную интенсивность смешения с потоком топочных газов.

По данным лабораторных исследований, проведенных на огневом стенде мощностью 2,93 МВт, температурный диапазон при такой схеме расширяется до 870... 1 090 °С, что позволяет более полно использовать азотсодержащий агент и уменьшать проскок аммиака. Синергистический вариант AGR эффективнее обычной последовательной комбинации GR(TCC) и СНКВ, но для его реализации требуется определенная компоновка поверхностей нагрева в горизонтальном газоходе.

Котел № 4 на ТЭС Greenidge,как уже отмечалось выше, имел тангенциальную топку с блоками прямоточных горелок, размещенными в углах топочной камеры. Над этими горелками были установлены газовые горелки-инжекторы, конструкция которых благодаря высокому давлению природного газа обеспечивала смешение газовых струй с топочными газами без использования рециркулирующих дымовых газов. Для проверки несинергистического AGR сопла третичного воздуха были смонтированы в углах топки выше газовых инжекторов, но ниже аэродинамического выступа.

При проверке второго варианта — синергистического AGR — третичный воздух подавался в котел вместе с азотсодержащим агентом. Это потребовало размещения сопл третичного воздуха на боковых стенах в горизонтальном газоходе, где температура продуктов сгорания находилась в диапазоне, оптимальном для восстановительных реакций. С обеих сторон котла было установлено по пять верхних и нижних сопл, расход на которые можно было регулировать независимо один от другого. Через эти сопла в газоход подавались водный раствор аммиака и воздух от вспомогательных вентиляторов, установленных с каждой стороны котла.

Рис. 11. Схема синергистнческого метода AGR для подавления выбросов NOx.

1— воздух для горения:2 — уголь — 90 %; 3 — природный газ — 10 %; 4 — азотсодержаий агент и окисление СО (расширение температурного окна). 5 — транспортирующий воздух, используемый для дожигания горючих; 6 — азотсодержащийагент;7 — избыточный воздух зоны дожигания; 8 — восстановление NOx при стехиометрическом соотношениитопливо/воздух; 9 — горение топлива при избытке воздуха.                        

Еще два сопла с регулируемым расходом азотсодержащего агента были расположены сверху и снизу в центральной части газохода. Система автоматического регулирования AGR была полностью интегрирована с системой управления топочным процессом.

В окончательном варианте котел № 4 на ТЭС Greenidge мог работать по схеме обычного трехступенчатого сжигания или по любому из вариантов AGR. В качестве базового уровня выбросов N0х было принято значение 0,267 г/МДж (примерно 740 мг/м³ при 6 % О₂), полученное при номинальной нагрузке в период испытаний котла до реконструкции. Результаты определения удельных выбросов N0х при использовании различных схем подавления оксидов азота показаны на рис. 12. Из рисунка следует, что вследствие обычного двухступенчатого сжигания без подачи природного газа в конечную зону факела выбросы N0х удается снизить до 0,215 г/МДж (около 600 мг/м³ при 6 % О₂). Эффективность трехступенчатого сжигания определялась количеством природного газа, подаваемого в восстановительную зону. При максимальной доле этого газа, составляющей 20...23 % (по теплу), удельные выбросы N0х снизились до 0,095 г/МДж (примерно 260 мг/м³), т.е. почти на 64 % по сравнению с исходным уровнем.