Снижение выбросов оксида азота

Режим с умеренным недожогом

или режим с контролируемым умеренным затягиванием процесса горения (рис. 106, в) характеризуется достаточно большим (до 100 - 400 ррm или 125-500 мг/м3) содержанием СО в газовом тракте в режимном сечении (рис. 12). Далее по тракту концентрация оксида углерода монотонно убывает до значений 0 - 50 ррm (0-62,5 мг/м3) в сечении за дымососом. При этом вдоль всего газового тракта происходит догорание БП, а конечный выход NOx на 15 - 40% меньше, чем при обычных режимах сжигания.

Режимы с большим недожогом

или режимы с большим затягиванием процесса горения (рис. 10г) характеризуются повышенными концентрациями БП и относительно невысоким содержанием СО (от 10 до 100 ррm или 12,5-125 мг/м3) в режимном сечении (рис. 13). Далее по тракту в результате интенсивного выгорания углеводородов происходит резкое увеличение выхода СО, содержание которого может достигать значений несколько сотен мг/м3. Затягивание процесса горения из-за недостатка воздуха в топочной камере настолько велико, что на оставшемся участке газового тракта котельной установки, несмотря на присосы воздуха, СО не успевает полностью окислится до СО2. В результате концентрации СО в сечении за дымососом могут достигать значений 150 - 400 ррm (187,5-500 мг/м3) и выше. Естественно, что режимы с большим недожогом, даже не смотря на существенное (40 - 50%) снижение выхода оксидов азота (рис. 5), не могут быть рекомендованы в качестве эксплуатационных из-за пониженной эффективности сжигания топлива, заноса поверхностей нагрева сажистыми частицами и проч.

Для сравнения экологической безопасности рассмотренных выше режимов сжигания (рис. 7) для каждого из них рассчитывался показатель суммарной вредности продуктов сгорания SП, являющийся суммой частных показателей вредности Пi для СО, NOX и БП. В свою очередь частные показатели вредности Пi характеризуют удельное количество вредного вещества и его относительную токсичность и представляют собой количество граммов вредной примеси mj, образовавшейся при сжигании одного грамма топлива, отнесенное к относительной теплоте сгорания топлива и к относительной токсичности вредной примеси:

Как видно из зависимостей, приведенных на рис. 6-9, содержание вредных примесей СО и БП в продуктах сгорания по длине газового тракта котельной установки меняется. Соответственно по длине тракта меняется и суммарная токсичность газов, характеризуемая величиной SП.

Проведенные по результатам испытаний (рис. 14) расчеты Пi и SП показали, что подавляющий вклад в суммарную вредность выброса продуктов сгорания в атмосферу вносят оксиды азота NOx, прежде всего за счет NO2. Их доля в суммарной вредности выброса для различных режимов составляет от 90 до 98%. Вклад продуктов химического недожога (СО и БП) при обычных режимах сжигания ничтожно мал (< 1 - 2%). Поэтому для увеличения экологической безопасности сжигания природного газа в первую очередь необходимо снижать эмиссию NOX. При реализации режимов с недожогом вклад выброса СО и БП в суммарную вредность уходящих газов увеличивается всего до 7 - 8%, не смотря на то, что как показали эксперименты, выход БП при режимах с недожогом увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с обычным сжиганием (см. рис. 14).

При сжигании топлива без недожога (рис. 10а, и кривая 1 на рис. 14), когда монооксид углерода практически отсутствует в продуктах сгорания по всей длине газового тракта, значение SП вдоль газового тракта остается практически неизменным, хотя и имеет незначительную тенденцию к уменьшению за счет догорания БП в газовом тракте (зависимость 1 на рис. 15).

Наиболее экологически чистыми из рассмотренных выше режимов являются режимы с умеренным недожогом при 1,05 < аРВЭ < 1,07 (кривые 4 и 5 на рис. 14 и 15). При их реализации происходит небольшое затягивание процесса горения, в результате чего догорание монооксида углерода почти полностью завершается в пределах газового тракта котельной установки и его концентрация за дымососом не превышает 30 - 60 ррm (37,5-75 мг/м3) (см. рис. 10в, 12 и 14).

Режимы с малым недожогом при 1,07 < аРВЭ < 1,1 (кривые 2 и 3 на рис. 14) характеризуются незначительными концентрациями СО в дымовых газах в контрольном сечении (менее 50 ррm или 62,5 мг/м3) и за дымососом (0 - 20 ррm или 0-25 мг/м3)), что приводит к снижению эмиссии NOx на 25 - 30% по сравнению с обычным сжиганием природного газа. Тем не менее, они имеют более высокие значения SП чем режимы с умеренным недожогом топлива (за счет большего содержания оксидов азота) и потому являются менее экологически чистыми (рис. 15).

Интересное из раздела

Фитоиндикация лесных фитоцинозов по состоянию сосны обыкновенной
Роль атмосферы в природных процессах огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафио ...

Загрязнение водоёмов
Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, обитель, дом и logos – слово, учение) ввел в 1866 г Эрнст Геккель (1834–1919) – немецкий зоолог, он означает «знание, учение о доме, обители, мест ...

Движение вод Мирового океана
Рис.1. Схема циркуляции вод Мирового океана. Поверхностные течения образуют два больших круговорота, разделенных противотечением в районе экватора. Водоворот северного полушария вращается по ...