Снижение уровня NOx при сжигании жидкого топлива

Основное различие между сжиганием газообразного топлива и сжиганием жидкого топлива, с точки зрения оксидов азота, состоит в том, что в последнем азот находится в виде азотосодержащих соединений. Азот является причиной образования оксидов NOx, которые дают значительный вклад в общее содержание NOx. Принципы образования тепловых и быстрых оксидов азота рассмотренные в предыдущем параграфе, приемлемы и для жидкотопливных горелок.

Что же касается топливных оксидов азота, то в восстановительной среде содержащийся в топливе азот, может переходить не во вредный NOx, а в простой и безопасный молекулярный азот N2. Для этого в некоторых областях факела нужно создать богатые топливом зоны и условия для процесса восстановления. Например, в область горения сначала подается 80% от общего количества поддерживающего горение воздуха вместе со 100% топлива, а затем подаются оставшиеся 20% воздуха для горения (добавочный воздух).

Применительно к горелкам малой и средней мощности бытового и коммерческого назначения этот метод пока проходит этап тестирования. Все эти методы всё ещё находятся в стадии эксперимента на бытовых и коммерческих горелках. А в промышленных горелках эта технология уже вносит свой ценный вклад.

 

 

Угарный газ.

 

Угарный газ (CO) - это безвкусный газ без цвета и запаха. Угарный газ плохо рассеивается из-за плотности, близкой плотности воздуха.

Угарный газ токсичен, при вдыхании очень быстро вступает в реакцию с гемоглобином крови, нарушая нормальный процесс окисления крови.

Физиологическое влияние на организм зависит от концентрации угарного газа в воздухе и от длительности воздействия на человека при данной концентрации.

На рис. 8 показано влияние угарного газа в зависимости от двух указанных выше параметров.

Угарный газ образуется в дымовых газах в результате неполного окисления углерода. Его присутствие в дымовых газах является признаком неполноты сгорания. Если не весь углерод, окислился до СO₂, то это означает, что не была произведена дополнительная теплота.

Угарный газ образуется в дымовых газах, когда горение происходит при недостаточном, по сравнению со стехиометрическим, количестве воздуха. Иными словами, - когда имеющегося в воздухе кислорода не хватает для реакции полного окисления углерода. Как правило, в системах отопления теплогенераторами выбрасывается в атмосферу незначительное количество угарного газа: процесс горения обычно протекает при избыточном, по сравнению со стехиометрическим процессом, количестве воздуха.

Рисунок 8. Влияние угарного газа

 

 

1.4.4. Общее содержание взвешенных частиц.

 

В эту категорию загрязняющих веществ входят те выбросы, в которых присутствуют частицы инертных твердых веществ и металлов. Размер этих частиц меняется от минимального 0,01 микрон до максимального 500 микрон.

Частицы бывают органического и неорганического происхождения. Их можно разделить на три категории :

• Золы, включая неорганические, негорючие вещества (металлы и т.д.), попавшие в дымовые газы;
• Сажа, которая образуется из испарившихся, но не окислившихся остатков топлива;
• Пепел, состоящий из остатков топлива, которое было частично окислено, из-за того что сгорело до того как полностью испариться

Самая мелкая фракция частиц называется сажей. Опасность, которую представляют собой частицы, обратно пропорциональна их размеру. Вред, как правило, наносится дыхательному тракту и лёгким.

На рис. 9 показано, на какую глубину могут проникать эти частицы в человеческий организм, в зависимости от их размера.

Рисунок 9. Проникновение частиц в дыхательную систему

 

Кроме того, частицы могут переносить в лёгкие оксиды различных металлов (ванадий, никель и т.д.), которые образовываться в результате горения.

Реальную угрозу представляют только частицы с эквивалентным диаметром менее 10 микрон: они достаточно легки, и остаются в воздухе в виде взвеси в течение нескольких часов.

Выбросы оксидов металлов зависят от концентрации соответствующих металлов в топливе. В бытовых отопительных системах лучшим способом борьбы с ними является использование топлива со сниженным содержанием тяжелых металлов.

Сажа обычно образуется на особых участках поверхности факела, где мало кислорода или низкая температура. Для борьбы с ней надо обеспечить процессу горения равномерную температуру, хороший приток воздуха и турбулентность - чтобы топливо и кислород могли хорошо перемешиваться.

Пепел образуется, когда процесс распыления и испарения жидкого топлива в камере сгорания идет неправильно или ему препятствует слишком большая вязкость и низкая летучесть топлива.

Чтобы понизить вероятность образование этих компонентов, необходимо увеличить время их нахождения в камере сгорания и обеспечить топливо достаточным количеством кислорода.

Максимально допустимая концентрация загрязняющих веществ в дымовых газах, как правило, законодательно закрепляется и может различаться для отдельных регионов и/или областей.

 

 

1.4.5. Комментарии к выбросу CO₂.

 

Двуокись углерода СO₂ не рассматривалась в предыдущих параграфах, поскольку вместе с водяным паром является одним из основных продуктов горения любых углеводородов.

Накапливание двуокиси углерода в атмосфере является основной причиной явления, известного как "парниковый эффект". Скопившаяся двуокись углерода поглощает часть инфракрасного излучения, выделяемого землей в атмосферу, и таким образом задерживает теплоту В результате этого явления на Земле постепенно увеличивается средняя температура, что ведет к катастрофическим последствиям.

Абсолютное количество двуокиси углерода, образующееся при горении, зависит исключительно от количество углерода C в сжигаемом топливе. Чем выше в топливе соотношение С-Н, тем большее количество двуокиси углерода образуется.

Как правило, при равном количестве произведенной энергии, жидкое топливо дает больше двуокиси углерода, чем газообразное.

В следующих разделах, посвященных процессам управления горением будет показано, что для достижения высокого КПД процентное содержание СO₂ должно быть максимально высоким.

При одной и той же произведенной энергии чем меньше содержание СO₂ в дымовых газах, тем менее эффективно работает система и, следовательно, тем больше топлива сжигается.

При этом надо помнить, если изменить процентное содержание СO₂ в дымовых газах по отношению к другим газам, общее количество СO₂ остается более или менее постоянным.

 

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: