Диссертация (1143428), страница 62

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 62)

концентрация “топливных” оксидов азота уменьшится на 9 %, без учетатого, что введении r также скажется и на снижение температуры продуктов сгорания и, следовательно, на коэффициенте  .“Воздушные” оксиды азота определяются по уравнению, учитывающемузависимость Я.Б. ЗельдовичавздК NO21,54  1016Т ЗАГ 67000 ЗАГ  1exp  ,ЗАГТЗАГ (П4.11)где ЗАГ – коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения, условно принимаемый как сумма организованно подаваемого воздуха через горелки и присосычерез нижнюю часть топочной камеры, т.е.ЗАГ   Г  1 Т ;2(П4.12) – температура на выходе из зоны активного горения, K.Т ЗАГТемпература продуктов сгорания на выходе из ЗАГ рассчитывается в соответствии с [575]ЗАГ100сгЗАГQir  Qв  RH рц  Q64  F ,2,05 10 10  т Т ЗАГ100  q4Vc г  R Vc рцBр Vc г  R Vc рц (П4.13)где Qir – теплота сгорания топлива, МДж/кг; сгЗАГ – степень выгорания топлива вЗАГ; Qв – теплота, вносимая в топку с воздухом, МДж/кг; R – степень газов рециркуляции; Q6 – потеря теплоты со шлаком, МДж/кг; H рц – энтальпия газов рециркуляции, МДж/кг;МДж/кг·оС;Vc г –Vc рц –средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания,средняя суммарная теплоемкость газов рециркуляции,МДж/кг·оС; Bр – расход топлива, кг/с;  т – степень черноты топки в ЗАГ; F – произведение коэффициента эффективности на суммарную поверхность, ограничивающую ЗАГ.П4.2 Расчет концентрации оксидов азота для газо-мазутных котловРасчет концентрации оксидов азота при различных способах сжигания газаили мазута в котлах можно проводить в следующих диапазонах изменения344основных режимных параметров:нагрузка котла – D/Dном = 0,5…1,0;коэффициент избытка воздуха в ЗАГ – ЗАГ = 0,7…1,4;доля газов рециркуляции, подаваемых в ЗАГ – r = 0…0,35;доля влаги, подаваемой в ЗАГ – g = 0…0,35.При сжигании газа концентрация оксидов азота рассчитывается по следующей формуле:T  1700 отрCNO 2  2,05  103 K гор  26,0exp  0, 26  ЗАГ 4,7    exp  qЗАГ  1 100 13,0  79,8( ЗАГ  1,07) 4  18,1( ЗАГ  1,07)3 (П4.14) 59,4( ЗАГ  1,07) 2  9,6( ЗАГ  1,07 )  ЗАГ .При сжигании мазута концентрация оксидов азота рассчитывается по формуле:T  1650 отрCNO2  2,05  10 3 Kгор  24,3  exp  0,19 ЗАГ 2,3   exp  qЗАГ  1 10043 15,1  131,7(ЗАГ  1,09)  72,3( ЗАГ  1,09) (П4.15) 73,0  ( ЗАГ  1,09) 2  2,8  ( ЗАГ  1,09)  ЗАГ  CNOтопл .2где TЗАГ – среднеинтегральная температура продуктов сгорания в ЗАГ, зависящаяот адиабатической температуры горения Tад и коэффициента тепловой эффективности стен ЗАГ  ЗАГ , K:TЗАГ  Tад 1   ЗАГ 0,25,(П4.16)отргде: qЗАГ, МВт/м2 – отраженный тепловой поток в ЗАГ, зависящий от теплонапря-жения ЗАГ qЗАГ и коэффициента тепловой эффективности стен ЗАГ  ЗАГ :отрqЗАГ qЗАГ 1   ЗАГ  ,(П4.17) ЗАГ – коэффициент избытка воздуха в ЗАГ; ЗАГ , с – время пребывания продуктовсгорания в ЗАГ, которое зависит от конструктивных характеристик топки:ЗАГ аbhB V TТ Т ЗАГR,gр ГЗАГ273,(П4.18)345где аТ , bТ – ширина и глубина топки, м; hЗАГ – высота ЗАГ, м; Bр – расход топлиR, gва, кг/с (м3/с); VГ – объем продуктов сгорания с учетом ввода в ЗАГ газов рецир-куляции и/или впрыска влаги, м3/кг; K гор – коэффициент, учитывающий конструкцию горелочного устройства; C NO топл – член, учитывающий количество топливных2оксидов азота при превышении содержания азота 0,3 % в составе мазута, и рассчитываемый как:CNOтопл 2650( N r  0,3) ,VГ(П4.19)где VГ – объем продуктов сгорания в ЗАГ, м3/кг.Расчет концентрации оксидов азота при сжигании жидкого или газообразноготоплива несколько отличается от алгоритма расчета концентрации NOх для пылеугольных котлов.

Методика расчета для газа или мазута позволяет дополнительноисследовать влияние на концентрацию NOх впрыска влаги (вода или пар) в ЗАГ.Новизна данной методики состоит в том, что она позволяет не только рассчитатьконцентрацию оксидов азота в дымовых газах, но и нацеливает конструктора котлана создание такого топочного устройства, которое способствует меньшему загрязнению атмосферы оксидами азота.П4.3 Результаты расчетного исследования выбросов оксидов азотас использованием способов их снижения при сжигании органическоготоплива в факелеДля проведения исследований по математической модели, используемой в методике, составлен алгоритм и программа расчета концентрации образующихся оксидов азота.

Для определения ожидаемой концентрации NOx в исходных данныхвводятся: состав топлива, конструктивные характеристики топки, параметры топочного процесса (коэффициент избытка воздуха, температура горячего воздуха,доля газов рециркуляции и их температура); задается способ шлакоудаления и типгорелок. Программа состоит из трех основных частей: расчета объемов и энтальпийвоздуха и продуктов сгорания, расчета температуры продуктов сгорания на выходеиз зоны активного горения и расчета концентрации оксидов азота по формулам(П4.1), (П4.11) для угля и по формулам (П4.14), (П4.15) для газа и мазута.В вариантных расчетах рассматривались паровые котлы: Еп-300-14-530/520производительностью 300 т/ч (с твердым шлакоудалением), сжигающий липовецкий каменный уголь; ТП-87 производительностью 420 т/ч (с жидким шлакоудалением), сжигающий кузнецкий каменный уголь; ТГМП-204ХЛ производительностью 2650 т/ч, сжигающий природный газ.3461.

Паровой котел Еп-300-14-530/520 производительностью 300 т/ч, сжигающий липовецкий каменный уголь с характеристиками топлива на рабочую массуQri = 17,4 МДж/кг, Ar = 32,4 %, Wr = 10 %, Nr = 0,5 %, Vdaf = 45 %. Котел с твердымшлакоудалением, имеет шесть прямоточных горелок, расположенных в два ярусана фронтальной стенке котла.

Для него проведено исследование влияния на генерацию оксидов азота введения газов рециркуляции и изменения числа ярусов горелок. На рисунке П4.8 представлена зависимость концентрации оксидов азота отстепени рециркуляции газов для различного числа ярусов горелок. Степень рециркуляции изменялась от 0 до 30 %. Число ярусов горелок изменялось от одного дочетырех.Введение газов рециркуляции приводит к снижению концентрации NOх, что вбольшей степени объясняется уменьшением концентрации окислителя в ЗАГ и вменьшей  разбавлением продуктов сгорания более холодными газами рециркуляции.Рисунок П4.8  Зависимость концентрацииоксидов азота от степени рециркуляциигазов для различного числа ярусов горелок(число ярусов горелок:——  1, •••••  2, JJJ  3, ••••  4)для котла Еп-300-14-530/520Рисунок П4.9  Зависимость сниженияконцентрации оксидов азота от степенирециркуляции газов для котлаЕп-300-14-530/520Снижение концентрации NOх происходит и при увеличении числа ярусов горелок Zяр, но с меньшей эффективностью (рисунок П4.9, П4.10).

Объясняется этотем, что при увеличении Zяр увеличивается высота зоны активного горения и времяпребывания продуктов сгорания в ЗАГ; происходит “растягивание” факела и снижается его температура. Однако такой способ борьбы с образованием NOх можнорекомендовать лишь при высоких температурах горения, когда имеется запас потемпературе и устойчивости воспламенения факела. При увеличении числа ярусовгорелок с двух до трех на рассматриваемом котле концентрация оксидов азотаснижается всего на 4 %.

Введение газов рециркуляции в количестве 20 % приводитк снижению концентрации NOх на 12 %. Небольшая эффективность снижения концентрации NOх для котла Еп-300-14-530/520 объясняется небольшим содержаниемазота в топливе (Nr = 0,5 %) и сравнительно низкими температурами в ЗАГ347(~ 1400 С). Это приводит к тому, что в котле образуются лишь “топливные” оксиды азота, и введение газов рециркуляции не сильно сказывается на их концентрации (как видно из рисунка П4.4), а увеличение Zяр практически не влияет на температуру продуктов сгорания на выходе из зоны активного горения.Рисунок П4.10 – Зависимость сниженияконцентрации оксидов азота от числа ярусовгорелок для котла Еп-300-14-530/520Рисунок П4.11 – Зависимостьконцентрации оксидов азота от степенирециркуляции газов для различных α1для котла Еп-300-14-530/520(——  α1 = 0,3, •••••  α1 = 0,2)Большего эффекта снижения концентрации оксидов азота возможно достичьпутем одновременного снижения доли первичного воздуха α1 и введения газов рециркуляции, на что указывают исследования ВТИ [105], проведенные на котлеБКЗ-210-140 при опытном сжигании высоковлажных бурых углей ИршаБородинского месторождения.

Котел оборудован пылесистемой с мельницамивентиляторами; в газозаборную шахту можно добавлять как горячий воздух, так идымовые газы, отобранные за котлом. Благодаря этому имеется возможность изменения в достаточно широком диапазоне количества первичного воздуха и коэффициента рециркуляции дымовых газов, подаваемых в топку вместе с первичнымвоздухом. Измерение концентрации оксидов азота за котлом показало, что увеличение коэффициента рециркуляции газов r с 0,2 до 0,3 при неизменном α1 практически не оказывало влияния на образование NOx. Вместе с тем снижение коэффициента подачи первичного воздуха α1 с 0,31 до 0,22 при постоянном значении rпривело к заметному (примерно на 20 %) снижению концентрации оксидов азота.Для котла Еп-300-14-530/520 проведенный расчет снижения концентрации NOx прииспользовании мероприятий, аналогичных с котлом БКЗ-210-140, показал, чтоснижение концентрации NOx может достигать 25 % (рисунок П4.11).2.

Паровой котел ТП-87 производительностью 420 т/ч, сжигающий кузнецкийкаменный уголь с характеристиками на рабочую массу Qri = 123,9 МДж/кг,Ar = 18,2 %, Wr = 9 %, Nr = 1,5 %, Vdaf = 34 %. Котел с жидким шлакоудалением имеет348двенадцать вихревых горелок, расположенных в один ярус встречно на фронтальной и задней стенке котла.Для котла ТП-87 проведены расчетные исследования с изменением степени рециркуляции газов от 0 до 15 %.

Характеристики

Список файлов диссертации