В топках паровых котлов при горении топлива образуются оксиды азота двух типов – оксид NO и диоксид NO2, причем на выходе из дымовых труб оксид NO составляет до 95% суммы оксидов NОх = NO + NO2. Доокисление NO и NO2 происходит в процессе распространения дымового факела свободным кислородом (озоном) воздуха. Поэтому расчет вредных выбросов производят на полное количество оксидов азота, принимая их за двуокись, то есть NОх = NO2. В газовых выбросах ТЭС их концентрация составляет от 0,1 до 1,2 г/м3.Оксиды азота образуются при горении топлива на всем пути, от выхода топливо-воздушной смеси из горелки до верхней границы факела, где догорает остаток топлива. Возможны три способа их образования, на основе которых они получили название: топливные, быстрые и термические.
Образование топливных NОтл и быстрых NОб происходит на начальной стадии горения, но при разных условиях. Топливные NОтл образуются за счет азота топлива Nр в результате перехода его в активные радикалы типа NН3, НСN в основном процессе выхода летучих веществ (твердые топлива) и испарения капель (жидкое углеводородное топливо, мазут) в области температур 600-1100°С.
Быстрые NОб образуются в углеводородных топливах, не содержащих внутренний азот (природный и другие горючие газы), когда первоначально при нагреве топлива происходит образование СН, СН2, СН – радикалов, с последующим присоединением к ним атомов азота из воздуха и преобразованием их в радикалы типа НСN, СN, после чего при окислении кислородом воздуха образуются NОб. Выход NОб характерен для зон с α < 1 и в области температур 930-1350°С.
Термические NОтр образуются в области ядра факела и завершения горения, где температура выше 1350°С (1800 К) и происходит заметная диссоциация свободного кислорода воздуха на атомы. Термические NОтр резко возрастают с повышением температуры и в меньшей степени с увеличением α >1.
В данном разделе приведена усовершенствованная модель расчета выбросов оксидов азота /18/, применительно к топочной камере котла Е-500, оборудованной системой термической подготовки канско-ачинских углей.
5.1 Расчет образования термических оксидов азота
Выход термических оксидов азота в зоне ядра факела прежде всего определяется расчетной максимальной температурой горения (вблизи поверхности твердой частицы). В первой зоне горения максимальная температура определяется по формуле:
Тм1=(kг*В1от*а1от)0,125Та'*(1–j1)0,25(1–r11+nr)*mropkгз, (21)
j1=(jэ1Fст+j'F'с+j"F"с)/(Fст+F'с+F"с). (22)
При рециркуляции газов из конвективной шахты в облас ть горения учитываются: r1 – доля рециркуляции в 1 зону (в область горелок); n – коэффициент, характеризующий способ ввода рециркулирующих газов в зону: n=5,0 – при вводе через кольцевой канал вокруг горелки, n=4,0 – при вводе рециркуляции между центральным и периферийным каналами горелки, n=3,5 – при смешении газов с горячим воздухом до горелки; mrop = 1 – для вихревых горелок, mrop=0,95(35/wв)0,2 – для прямоточных горелок, где wв – скорость воздуха на выходе из горелки, м/с, mrop=0,99 – для подовых горелок с прямоточно-вихревой подачей воздуха; kгз – коэффициент, учитывающий повышенную скорость реакций горения природного газа и некоторое увеличение локальной максимальной температуры kгз=1,01+0,1(j1–0,3).
При температуре 1800<Тм,1860 К расчет NО2тр, г/м3, производят по зависимостям :
для а1от,1,0
NО2тр=0,1(а1от)2*[(Тм-1800)/60]2 (23)
для а1от>1,0
NО2тр=0,1а1от[(Тм-1800)/60]2 (24)
При Тм,1800 К принимают NО2тр=0.
В остальных случаях (при Тм>1800 К) расчет NО2тр производится в следующем порядке:
1. Определяется полное время пребывания газов в топке
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.