Диссертация (1143428), страница 65

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

Текст из файла (страница 65)

Продольный разрез котла и расчетныйэскиз его топки представлены соответственно на рисунках П7.1 и П7.2. Для котлапроведено исследование зависимости величины разложения оксидов азота наповерхности коксовых частиц в зависимости от тонкости помола вторичноготоплива, высоты установки горелок восстановления и доли вторичного топлива,подаваемого через них.366П7.2.1 Влияние гранулометрического состава вторичного топливаДля выявления влияния гранулометрического состава на количество разложившегося оксида азота были взяты пять различных характеристик помола вторичного топлива:1) R90_доп = 10 %, R200_доп = 0,5 %;2) R90_доп = 14 %, R200_доп = 1 %;3) R90_доп = 24 %, R200_доп = 3 %;4) R90_доп = 37 %, R200_доп = 4 %;5) R90_доп = 55 %, R200_доп = 5 %.На рисунке П7.3 представлены профили температур по высоте топки для случаев одноступенчатого и трехступенчатого сжиганий, построенные соответственнопо зависимостям (П7.1) и (П7.2).

Снижение температуры при трехступенчатомсжигании достигается за счет снижения коэффициента избытка воздуха (αI = 1), подаваемого через основные яруса горелок, а также за счет сжигания только 90 % отобщей массы топлива. Таким образом, снижение температуры в зоне активного горения при трехступенчатом сжигании составило 170 K. Такое снижение температуры в общем случае позволяет снизить генерацию термических оксидов азота.В расчете принято, что восстановительный ярус горелок установлен на высоте7 метров над основными горелками. В данном случае максимальная температура втопке не достигала 1800 K, поэтому термических оксидов по зависимости (П7.6)образовывалось на несколько порядков меньше, чем топливных, и они не учитывались в расчете.Распределение частиц по фракциям для основного топлива представлено нарисунке П7.4, для дополнительного топлива  на рисунке П7.5. Для полученныхрассевок рассчитаны размеры самых крупных частиц δ01. Для основного топлива δ01_осн= 968 мкм, для дополнительного  δ01_доп= (178…960) мкм (в зависимости отхарактеристик помола вторичного топлива).

Изменение размера самой крупнойчастицы от R90_доп показано на рисунке П7.6.Константы реакции рассчитывались по выражениям (П7.5) и (П7.6). Энергияактивации реакции C + O2 для бурого угля принята согласно [222] и равнаE C O  100 КДж/моль.2Механический недожог основного топлива составил 4 %, механический недожог дополнительного топлива в зависимости от тонкости помола варьировался впределах от 0,3 % (для R90_доп = 10 %) до 1,6 (для R90_доп = 55 %)  рисунок П7.7.В результате расчета величины механического недожога определено изменение относительного размера самой крупной частицы и по формуле (П7.8) рассчитано изменение площади поверхности основного и дополнительного топлив по высоте367топки. При определении концентрации оксидов азота, их “термический” вид неучитывался, так как температура в топке не превышает величины 1800 K.100Остаток на сите, %605550504500100200300В ысота топки, м403025900Остаток на сите, %80151056040201000150020000200400Температура в топке, К6003800110Размер частиц, мкмРисунок П7.3  Профильтемпературы в топке:—  при трехступенчатомсжигании;- - - -  приодноступенчатом сжиганииРисунок П7.5  Распределение частиц дополнительноготоплива по гранулометрическому составу :———  R90_доп = 10 %, R200_доп = 0,5 %;     R90_доп = 14 %, R200_доп = 1 %;— ∙ —  R90_доп = 24 %, R200_доп = 3 %;—○—  R90_доп = 37 %, R200_доп = 4 %;—●—  R90_доп = 55 %, R200_доп = 5 %2В ел и ч и н а м ех н ед о ж о г а , %60Остаток на сите R90, %800100204020100700Рисунок П7.4  Распределение частиц основного топливапо гранулометрическому составу:R1000_осн = 0,08 %, R90доп_осн = 55 %350500400500600Размер частиц, мкм200300400500600700800900Размер самой крупной частицы, мкмРисунок П7.6  Зависимость размерасамой крупной частицы вторичноготоплива от R90_доп31101.510.50101520253035404550Остаток на сите R90, %Рисунок П7.7  График зависимостивеличины механического недожога q4от тонкости помола вторичного топлива5536864.22957.09249.95660Доля разл ожившегося о ксид а аз ота, %Высота топки, м42.81935.68328.54655504521.4140114.27371319253137434955Остаток на сите R90, %7.1 37002 004 006 008 00Концентрация оксидов азота, мг/м3Рисунок П7.8  Динамика измененияконцентрации оксидов азотапо высоте топки:—□— - суммарный выход оксидов азотабез учета разложения;разложение NO в зависимости от гранулометрического состава вторичного топлива:——  R90_доп = 10 %, R200_доп = 0,5 %;— —  R90_доп = 14 %, R200_доп = 1 %;— ∙ —  R90_доп = 24 %, R200_доп = 3 %;—○—  R90_доп = 37 %, R200_доп = 4 %;—●—  R90_доп =55 %, R200_доп = 5 %Рисунок П7.9  Зависимостьэффективности трехступенчатогосжигания от тонкости помолавторичного топливаТаким образом, при сжигании татауровского бурого угля в котлеПп-1050-25-580/585 основную массу составляют топливные оксиды азота.

Концентрация образовавшихся к моменту сгорания летучих оксидов азота в случае одноступенчатого сжигания составляет СNO2 = 630 мг/м3.Расчет времени выхода и сгорания летучих производился соответственнопо зависимостям (П7.13) и (П7.14). Суммарное время выхода и сгорания летучихсоставило 0,911 с.Расчетом скорости выгорания углерода кокса по реакции C + NO (зависимость(П7.15)), определена концентрация оксидов азота на выходе из топки. Изменениеконцентрации оксидов азота по высоте топки показано на рисунке П7.8.369Наименьшая концентрация оксидов азота (СNO = 265 мг/м3) достигается при использовании восстановительного топлива самого тонкого помола (R90_доп = 10 %,R200_доп = 0,5 %), что объясняется увеличением поверхности реагирования. В случаеподачи в восстановительный ярус горелок топлива практически того же гранулометрического состава (R90_доп = 55 %, R200_доп = 5 %), что и основное, конечная концентрация оксидов азота уменьшается по сравнению c одноступенчатым сжиганием почтив 2 раза (СNO = 363 мг/м3).

Таким образом, количество оксидов азота, оставшихся после процесса разложения при трехступенчатом сжигании, составляет 40…58 %.На рисунке П7.9 показана зависимость эффективности метода трехступенчатого сжигания от тонкости помола, из которой прослеживается практически линейный характер изменения количества разложившихся оксидов азота от гранулометрического состава топлива.П7.2.2 Влияние высоты ввода вторичного топливаИсследование зависимости эффективности трехступенчатого сжигания от места (высоты) ввода вторичного топлива проводилось для топлива с гранулометрическими характеристиками R90_доп = 24 %, R200_доп = 3 %.

Размер самой крупной фракциисоставил 277 мкм; доля вторичного топлива 10 %. Высота расположения горелоквторичного топлива варьировалась от 3 до 15 метров над основными горелками.Профиль температур в зависимости от высоты установки восстановительных горелок показан на рисунке П7.10, из которого следует, что с увеличением высоты установки горелок вторичного топлива снижается уровень температур в топке.Зависимость величины механического недожога от высоты установки горелоквосстановительного топлива приведена на рисунке П7.11. Величина механическогонедожога незначительно растет с увеличением высоты установки горелок, что связано с меньшим временем пребывания частиц восстановительного топлива в топке.Изменение концентрации оксидов азота по высоте топки иллюстрируетсярисунком П7.12, где прослеживается зависимость конечной концентрации оксидовазота от высоты установки восстановительных горелок: чем ниже установлен ярусэтих горелок, тем меньшая концентрация оксидов азота получается на выходе изтопки.

Так, при установке горелок вторичного топлива на 3 метра выше основногояруса горелок конечная концентрация оксидов азота составляет CNO = 288 мг/м3,а при установке на 1,5 метра выше  CNO увеличивается 383 мг/м3. Эффективностьметода составляет соответственно от 54 % до 39 %.В результате исследования зависимости эффективности разложения оксидовазота при трехступенчатом сжигании от высоты установки горелок восстановительного топлива можно сделать вывод, что наибольшая эффективность имеетсяпри установке горелок в том месте, где концентрация оксидов азота достигает370максимального значения.

Согласно принятому механизму образования оксидовазота максимальное значение концентрации достигается в конце периода выходаи сгорания летучих.Рисунок П7.10  Профиль изменениятемператур в топке:——  одноступенчатое сжигание;—○—  hг_доп=10,9 м; —◊—  hг_доп=14,9 м;— —  hг_доп=18,9 м; — ∙ —  hг_доп=22,9 мРисунок П7.11  Концентрация NOпо высоте топки в зависимости от высотыгорелок вторичного топлива:—— - одноступенчатое сжигание;—○—  hг_доп=10,9 м; —◊—  hг_доп=14,9 м;— —  hг_доп=18,9 м; — ∙ —  hг_доп=22,9 мВвиду того, что летучие выходят за время 0,9 с, горелки следует установитьна высоту 5 м выше основного яруса.

Однако в этом случае не происходит большого снижения температуры, что актуально при высоких температурах в топке дляуменьшения генерации термических оксидов азота. Также такая компоновка можетвызвать затруднения при подводе пыле- и воздухопроводов к горелкам.П7.2.3 Влияния доли вторичного топливаЭффективность метода трехступенчатого сжигания зависит от количества частиц вторичного топлива, подаваемого в восстановительную зону. Для исследованияэтой зависимости по разработанной методике высота установки горелок вторичного371топлива принята равной 7 м, гранулометрическая характеристика вторичного топлива: R90_доп = 24 %, R200_доп = 3 %.

Характеристики

Список файлов диссертации