Снижение уровня NOx при сжигании газообразного топлива

 

Содержание тепловых оксидов азота в газообразном топливе достигает 80% от общего количества выбросов. Снизить образование тепловых оксидов азота можно снизив температуру пламени.

Температуру пламени можно снизить различными путями:

Снижением удельной тепловой нагрузки

Этот метод состоит в уменьшении мощности горения на единицу объёма камеры сгорания. Для этого необходимо "перерассчитать" мощность котла, то есть уменьшить его номинальную тепловую мощность (если это уже действующий котёл) или взять размер камеры сгорания с запасом (при проектировании новых объектов).

Особой конструкции камеры сгорания

Этот метод состоит в использовании теплогенераторов, камера сгорания которых является не инверсионной, а имеет три хода по тракту дымовых газов. В котлах с инверсионными камерами сгорания дымовые газы при проходе к дымогарным трубам сужают пространство, в котором находится факел, до объёма меньшего, чем сама камера сгорания. Часть лучистой энергии, отражённой от стенок камеры сгорания, передаётся пламени, температура пламени повышается, и увеличивается образование тепловых оксидов азота. Тот же эффект наблюдается в установках с высокой температурой стенок камеры сгорания, например печах или котлах с высокой температурой теплоносителя.

3) предварительным смешиванием воздуха и газа

В обычных условиях системы сжигания настроены таким образом, чтобы работать с избыточным воздухом. Этот избыточный воздух снижает температуру горения ниже адиабатической температуры, а иногда ниже того уровня, при котором начинается образование оксидов азота (1500К)

Пламя является типичной турбулентной средой. В неё подаются два реагента, которые очень трудно равномерно смешать между собой. В результате в пламени создаются зоны с разной стехиометрией

В зонах со стехиометрическими или близкими к ним условиями, значение температуры настолько высоко, что появляются условия для образования тепловых NOx.

С учётом опасности тепловых NOx следует предотвратить появление этих условий или максимально снизить сферу их действий. Неравномерность концентрации газовоздушной смеси позволяют снизить: предварительное смешение газа с воздухом и стабилизация пламени. Это влечёт за собой снижение температуры пламени по всему объёму факела и приближение её к теоретически рассчитанному значению.

Дополнительный положительный эффект может дать равномерное распределение пламени. Лучше, если оно равномерно распределяется по широкой поверхности, не создавая маленьких язычков, внутри которых температура, как правило, более высока.

В качестве примера можно привести горелки с пористой поверхностью (из металла или керамики) или с волокнистой поверхностью, в которой имеются мельчайшие отверстия. Всё это необходимо для того, чтобы как можно аккуратнее смешать перед горением воздух и газ.

Несмотря на то, что в настоящий момент высокая стоимость и конструктивные ограничения препятствуют широкому внедрению этого метода, особенно для горелок большой мощности, он является очень многообещающим для значительного снижения выбросов NOx.

Ступенчатое сжигание

Оксиды азота образуются быстрее, когда соотношение топлива и поддерживающего горение воздуха приближается к стехиометрическому Для того чтобы снизить скорость образования оксидов азота, можно создать систему горения использующую коэффициент избытка воздуха близкий к идеальному Внутри факела этой системы должны присутствовать зоны с, сильнотличающимся от стехиометрического, соотношением топливо-воздух. Используя аэродинамические характеристики факела и распределение топлива можно создавать чередующиеся зоны с избытком и недостатком воздуха, поддерживая в общем условия близкие к стехиометрическим.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: