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

Формирование экологического мышления на уроках географии
«Уже с самого раннего возраста в сознании человека должно укрепиться ощущение необходимости совместной жизни с Природой и в Природе». Н.Н.Моисеев, академик РАН. 20 век принес ...

Совершенствование деятельности администрации муниципального образования Город Хабаровск
Актуальность темы. Развитие зеленой экономики стало фактом уже много лет назад. Однако до сих принципы ее остаются по большей части не восприняты. Логика развития человечества в целом, р ...

Особенности управления разными видами природных ресурсов
Природные ресурсы играют значительную роль в экономике любого государства. Обеспеченность природными ресурсами – один из важнейших экономических показателей, характеризующих экономическое по ...