Диссертация (1143428), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Минимальное количество разложения оксидовазота на частицах 1-й и 8-й фракций объясняется их пребыванием в зоне низких концентраций оксидов азота.2827а)26Разложение NO на одной частице, кг2524232221201918174 102 101313016123154567898910Номер фракции1413б)12Количество разложившихся NO, кг11105 109108765431.5 101 105 1044502123456710Номер фракции100NO12345678Рисунок 3.43 – Усредненное полеразложения оксидов азота (кг в ячейке0,250,250,25 м) в НТВ-топке котлаПК-24 ИТЭЦ-10 при сжигании пылитонкого помолаРисунок 3.44 – Результаты расчетаразложения NO на фракциях частиц1 кг исходного топлива тонкого помола:а на одиночной частице;б на всех частицах фракции205Аналогичным образом, как и для азейского бурого угля, по разработанной методике исследовалась генерация и разложение оксидов азота при горении в НТВ-топке котла ПК-24 дробленого, а также пыли грубого и тонкогопомола ирша-бородинского, березовского бурых и черемховского, нерюнгринского, кузнецкого каменных углей.
Анализ результатов расчетов (приложение 6) в целом показал их качественное совпадение: рост содержанияуглерода в рабочей массе топлива ведет к увеличению времени горения. Величина разложения NO лежит в пределах: 20…31 % при сжигании дробленого топлива; 5…15 % при сжигании грубой пыли; 0,1…0,7 % при сжиганиитонкой пыли и зависит (для каждого гранулометрического состава) от состава топлива (прежде всего от содержания азота и углерода в рабочей массе) икинетических констант реакций системы 3.42.Таким образом, горение коксовых частиц в зоне максимальных концентраций оксидов азота способствует увеличению разложения NO на их поверхности. Ввиду этого для снижения выбросов оксидов азота при сжиганиитопливной пыли по схеме ППФ может быть рекомендован ввод вторичноготоплива (мелкой пыли) в зону максимальных концентраций NO (выше основных горелок) для их разложения на поверхности горящих коксовых частиц.
Оценка степени разложения оксидов азота на мелкодисперсной пылидля случая трехступенчатого сжигания топлива (см. приложение 7) показала,что достигается значительное (до 30 %) снижение содержания NO в дымовыхгазах на выходе из топки, и ввод вторичного топлива может рассматриватьсякак один из эффективных методов борьбы с выбросами оксидов азота (тестировалось по данным В.И. Бабия, Д.В. Буланова, В.Р. Котлера).Расчет по разработанной методике процесса разложения NO в регенераторе оксидов азота, устанавливаемом в качестве дополнительной ступениочистки (по схеме ЭЧКУ), показал, что возможно дополнительное снижение(до 50 %) концентрации NO в дымовых газах за регенераторм (тестировалосьпо опытным данным Е.C.
Головиной, С.Г. Козловой, О.В. Никитиной,В.И. Гусевой, Ю.М. Омельченко и др.).3.3 Рекомендации по оптимизации параметров топочногопроцесса и конструктивному оформлению элементов НТВ-топкидля снижения выбросов вредных веществ в атмосферуАнализ траекторий движения частиц при установке надгорелочногоаэродинамического козырька и аэродинамического выступа для возврата20628.1528.1526.3926.1424.6324.1322.8722.1221.1120.1119.3518.117.5916.0915.8314.0814.0812.3212.0610.5610.058.88.047.046.035.284.023.522.011.760023.995.9907.98Рисунок 3.45 – Расчетнаятраектория движенияреагирующей частицы( = 161,910-5 м)в случае установкиаэродинамическоговыступа в НТВ-топкекотла ПК-24 ИТЭЦ-10023.995.997.98Рисунок 3.46 – Расчетноевекторное поле скоростейв НТВ-топочной камерекотла ПК-24 ИТЭЦ-10при “фонтанирующем”режиме теченияРисунок 3.47 – Расчетныетраектории движенияреагирующих частиц при“фонтанирующем” режиме течения струи НД втопке котла ПК-24:(Wгор = 15 м/с, Wн.д.
= 70 м/с) = 55510-6 м; = 65610-6 м;- - - - - = 75710-6 м;- - - = 85810-6 м;——— = 95910-6 мчастиц в НВЗ (рисунки 3.29, 3.37 3.45), показал, что установка надгорелочного аэродинамического козырька более предпочтительна. В этом случае вектор скорости частицы после удара и отскока от козырька направлен вглубьтопки (рисунки 3.29, 3.37), что способствует ее возврату в НВЗ, уменьшению207механического недожога топлива и повышению разложения оксидов азота.После отскока частицы при ударе об аэродинамический выступ (рисунок3.45) вектор скорости частицы может оказаться направленным в сторонупрямоточной части факела, что будет способствовать ее выносу из НВЗ,уменьшению разложения NO и возможному росту q4.
Однако надгорелочныйаэродинамический козырек сложно организовать с технической точки зрениядля барабанных котлов, в которых, учитывая особенности экранной системы,в основном используется аэродинамический выступ. Поэтому уменьшениевыноса частиц из НВЗ необходимо обеспечивать аэродинамическими методами не превышая допустимых скоростей и перераспределением воздушныхпотоков в местах их вводов.Результаты расчетов аэродинамической картины течений и движениягорящих топливных частиц в НТВ-топочной камере показали, что для создания устойчивых восстановительных зон в НТВ-топке целесообразна организация “настильного” режима течения струи нижнего дутья (рисунок 3.9), длячего необходима организация вывода из топки очень крупных частиц топлива и породы (допустимый максимальный размер частиц max < 30 мм, что соответствует правилам технической эксплуатации станционных дробилок),которые, накапливаясь на фронтовом скате топочной воронки, могут привести к развороту вверх струи НД, переводу режима течения в “фонтанирующий” (рисунок 3.46) и вырождению НВЗ.
При этом происходит разрушениевосстановительной зоны и резкий рост (до 10…15 %) механического недожога топлива (рисунок 3.47).Результаты проделанных расчетов показали, что процесс разложения оксидов азота наиболее интенсивно протекает в НВЗ НТВ-топки, а максимальное разложение NO достигается на крупных частицах. Ввиду этого применительно к котлу ПК-24 для увеличения разложения NO на горящих коксовыхчастицах необходимо увеличение доли крупных частиц в исходном топливе содновременным снижением количества мелких фракций. Достижение этоговозможно двумя путями: влиянием на гранулометрический состав топливапри его подготовке к сжиганию и удалением мелких фракций после его приготовления.
Результаты расчета горения дробленого топлива различного гранулометрического состава (R1000 = 70…85 %, R10000 = 1…10 %) применительнок котлу ПК-24 ИТЭЦ показали, что максимальный размер частицы и ростчисла таких частиц в исходном топливе достигаются при характеристикахR1000 = 85 %, R10000 = 10 %, n = 1,15 и увеличиваются с уменьшением n.В целом представленный анализ показывает, что увеличению разложе-208ния оксидов азота на поверхности коксовых частиц будет способствоватьпребывание частиц любых размеров в нижней вихревой зоне НТВ-топки.Применительно к котлу ПК-24, где плоские горелки занимают более 85 %фронта котла, горелочные струи под действием восходящего газового потокаиз НВЗ устремляются в верхнюю часть топки, увлекая за собой мелкие частицы.
Для подачи мелких частиц в нижнюю вихревую зону более предпочтительным будет распределенный по фронту котла локальный ввод топлива через горелки, ширина которых меньше шага между горелками.Снижение генерации “топливных” оксидов азота возможно путемуменьшения концентрации кислорода при вводе в поток нижнего дутья газоврециркуляции. Расчеты по разработанной методике показали, что при долерециркуляции r = 0,15 и концентрации кислорода в рециркулирующих газахО2 = 5,25 % для случая сжигания азейского бурого угля в НТВ-топке происходит дополнительное снижение (на 8 %) концентрации NO в дымовых газах.Результаты тестирования разработанной модели при расчетах связывания оксидов серы с Са-содержащими компонентами золы топлива, показалихорошее совпадение с опытными данными автора и представлены в следующей главе.3.4 Основные выводы по главе 31. Выбор и обоснование технических решений при реконструкции котлов или при создании новых котельных установок требуют большого объемааналитических и экспериментальных работ.
В полном объеме математическое моделирование топочных процессов, учитывающее трехмерность, двухфазность и неизотермичность потоков, а так же протекающие физикохимические процессы, требует привлечения огромного экспериментального итеоретического материала для разработки программ при использовании ЭВМвысокого класса.
В то же время преимущества такого подхода дают весомыеоснования для работы в этом направлении. Опираясь на обширный экспериментальный и теоретический фундамент исследований по аэродинамике икинетике превращений составляющих органической и минеральной частитоплива, генерации вредных веществ (NOx, SOx) в топочном процессе, в настоящее время стало возможным создание моделей сложных процессов.2.
Анализ процесса движения газо-топливных потоков в НТВ-топке присжигании дробленого топлива показал ряд отличий от газовзвесей и псевдоожиженных течений, что не позволяет описывать его на основе известных209зависимостей. Ввиду этого для проведения расчетов процесса горения разработана модель аэродинамической картины течения в НТВ-топочной камеребез учета влияния твердой фазы. Проведенное тестирование разработанноймодели движения как инертных, так и реагирующих частиц показало удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных результатов.3. Рассмотрение процесса горения с диффузионно-кинетических позиций позволило получить выражение для расчета поверхностной скорости горения углерода (Gc), а применение временных зависимостей для стадий сушки и выхода летучих определить момент начала горения углерода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
