Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 42

3. Концентрация образовавшегося оксида азота не превышает ее равновесного значения при максимальной температуре в реакционной зоне.

4. При наличии свободного кислорода выход NO определяется максимальной температурой в зоне реакции, тогда как при недостатке кислорода — кинетикой распада NO, то есть скоростью охлаждения продуктов сгорания (так называемая закалка продуктов реакции).

5. При сжигании углеводородных или влажных топлив в процессе горения выделяется гидроксильный радикал, который принимает активное участие в образовании оксида азота.

8.2.2. Топливные оксиды азота

Топливные оксиды азота, как следует из самого названия, образуются с участием азотосодержащих химических соединений, входящих в состав топлива. Азот топлива входит в основном в состав соединений, легко подверженных термическому разложению и активно реагирующих с кислородом. Современное состояние теории в этой области можно изложить в виде следующих основных положений:

1. Конверсия азота топлива в NO происходит во фронте пламени при скорости, сравнимой со скоростью самих реакций горения.

2. Степень конверсии снижается с ростом содержания азота в топливе: от 20…80 % при N_т < 0,1 % до 10…20 % при N_т = 0,1…1,0 %.

3. Выход топливных оксидов азота слабо зависит от температуры пламени, незначительно повышаясь с ее увеличением.

4. Конверсия растет при увеличении коэффициента избытка воздуха.

5. Выход топливных оксидов азота практически не зависит от вида химического соединения, содержащего азот, а определяется исключительно содержанием в нем азота.

6. Доля топливных оксидов азота в их общем выходе тем больше, чем меньше плотность теплового потока и температура в топочном пространстве.

8.2.3. Фронтальные оксиды азота

Фронтальные, или быстрые, (англ. prompt) оксиды азота образуются при сжигании любого вида топлива. Химически индуцированный механизм из синтеза близок по своему характеру к механизму образования топливных NO_x. Образование быстрых NO_x происходит с участием промежуточных продуктов и радикалов во фронте пламени со скоростью, близкой к скорости реакций горения. Теория образования быстрых оксидов азота постоянно развивается, а ее нынешнее состояние можно кратко представить в виде следующих положений:

1. Фронтальные NO_x образуются в зоне, характеризуемой как фронт пламени.

2. Время их образования ограничено временем протекания реакций горения.

3. Выход фронтальных оксидов азота слабо зависит от температуры и сильно — от избытка воздуха.

4. Доля фронтальных NO_x в суммарном выходе оксидов азота, в условиях, характерных для котлов и печей малой и средней мощности, невелика и уменьшается вместе с ростом тепловой мощности и температуры в топке.

8.3. Подавление образования вредных веществ

Как следует из краткого представления теории образования вредных веществ в пламени горящего топлива, снижение их выбросов с отходящими газами в атмосферу в практике представляет собой очень сложную техническую задачу. Успех зависит не только от правильного применения рациональных принципов сжигания топлива, но и от условий развития пламени в объеме топки, интенсивности отвода теплоты и т.п.

8.3.1. Снижение выбросов вредных веществ при сжигании газа

в бытовых газовых плитах

Наиболее высокие требования по снижению содержания вредных веществ в продуктах сгорания предъявляются к бытовым газовым устройствам и другой аппаратуре, от которой продукты сгорания газа попадают непосредственно в рабочую зону (на высоте дыхания человека). В то же время именно в таких устройствах обеспечение полного сгорания затрудняется тем, что пламя горелок непосредственно контактирует с холодной поверхностью, отводящей теплоту, а также необходимостью естественной или искусственной стабилизации горения в очень широком диапазоне регулирования мощности горелок.

В газовых плитах применяются преимущественно многофакельные инжекционные горелки, работающие с коэффициентом избытка первичного воздуха < 1,0 (см. рис. 7.2). Остальной воздух поступает в зону горения из окружающей атмосферы по периферии горелки (рис. 7.2, a, б) или по периферии и от центра (рис. 7.2, в).