Разработка экологически чистого высокоэкономичного котельного агрегата для ТЭС и ГРЭС, страница 5

Из анализов результатов промышленной проверки влияния рециркуляции на выход оксидов азота следует сделать ряд выводов:

1.  Рециркуляция газов в тракт дутьевого воздуха или в горелку является эффективным способом снижения образования оксидов азота в топочной камере.

2.  Подача рециркулирующих газов более эффективна при высоких нагрузках и доле регуляции менее 20 %.

3.  Применение рециркуляции газов в общий канал или в канал первичного воздуха на котельных агрегатах, уже оснащенных рециркуляционными дымососами и каналами, требует незначительной реконструкции и может найти самое широкое применение.

4.  Эффективность рециркуляции тем больше, чем выше температура в зоне горения. Она снижается при уменьшение нагрузки котла; уменьшении температуры горения топлива; увеличении коэффициента избытка воздуха; повышении содержания азотосодержащих соединений в топливе.

5.  При подаче 1 % газов рециркуляции КПД котла снижается в среднем на 0,02 %.

Двухступенчатое сжигание. В настоящее время для управления топочным процессом к котлоагрегату, наряду с традиционными требованиями по обеспечению максимальной экономичности работы, предъявляются требования по снижению выбросов оксидов азота без ухудшений основных экономических показателей его работы. В связи с этим на условия горения накладываются дополнительные ограничения. Это требует решения новых задач как по технологии сжигания топлива, так и по разработке соответствующих структур автоматического регулирования.

Практика последних лет показала, что существенным средством подавления оксидов азота, особенно на пылеугольных котлах, является создание локальных зон с восстановительной средой (т. е. с недостатком свободного кислорода). Технически этот способ сжигания легко реализовать, если через горелки вместе с топливом подавать только часть воздуха, а остальной воздух, необходимый для полного сгорания топлива, подавать выше ядра горения с помощью дополнительных воздушных сопл. Организовать восстановительную зону горения можно также путем перераспределения топлива между нижними и верхними ярусами горелок.

Оба мероприятия реализуют при двухступенчатом сжигании топлива. При этом после воспламенения и сгорания летучих (или части газообразного топлива) в факеле резко снижается концентрация кислорода, в результате чего тормозятся окислительные реакции с образованием NО и интенсифицируются реакции, приводящие к переходу азотосодержащих радикалов NH_i и CN в молекулярный N₂. При наличии в определенных зонах факела газов восстановителей CO, H₂, CH происходит восстановление уже образовавшегося оксида азота до N₂. Все это приводит к снижению концентрации NO по ходу факела до того момента, когда в факел вводится струя третичного воздуха с О₂ = 21 %.

Простейшая схема двухступенчатого сжигания применительно к промышленным и энергетическим котлам (рисунок 3) состоит в работе с коэффициентом избытка воздуха в горелках, меньшим стехиометрического, при наличии специальных воздушных сопел, расположенных выше верхнего яруса горелок. При проектировании новых и реконструкции действующих котлов со схемой ступенчатого сжигания весьма важно правильно выбрать место ввода и количество третичного воздуха, чтобы получить возможно больший эффект по снижению выбросов оксидов азота с минимальными отрицательными последствиями для работы котла.

Известно, что при сжигании высокореакционных углей (каменные угли типов Г, Д, бурые угли) тепла, выделившегося при сгорании летучих на начальном участке факела, оказывается достаточно, чтобы началось горение коксового остатка. При сжигании низкореакционных углей (антрацит, тощие угли) количество летучих невелико и поэтому даже при уменьшенном теплоотводе, который обеспечивается «зажигательными» поясами или использованием топок с жидким шлакоудалением, существует опасность погасания коксовой частицы при недостатке кислорода. Поэтому у котлов, работающих на АШ и тощем угле, сопла третичного дутья должны располагаться ближе к горелкам верхнего яруса, а у котлов, работающих на каменных и бурых углях, путь факела до встречи с третичным воздухом может быть увеличен для повышения эффективности подавления NO_x.