Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
В табл. 4.9 приведены предельные нормы концентрации Ж), в продуктах сгорания природного газа для некоторых энерготехнологических агрегатов.
В табл. 4.10 приведены такие же предельные нормы при стендовых испытаниях газогорелочных устройств (без подогрева воздуха) для некоторых печей и агрегатов.
Как видим, в рассматриваемых случаях предельные нормы концентрации NOx наибольшие для стекловаренных печей, что говорит, с одной стороны, о
Таблица 4.9
Предельные нормы концентрации NOv в продуктах сгорания для тепловых агрегатов (при а = 1,0)
Топливные агрегаты Номинальная тепловая мощность, МВт Г азогорелочные устройства Температура подогрева воздуха, °С Предельная норма концентрации NOx, мг/м3
Регенеративные ванные 7,0-40,0 Дутьевые, 930-1100 2500
стекловаренные печи диффузионные
Проходные нагревательные 7,0-65,0 Дутьевые:
печи металлургической “труба в трубе” Менее 250 590
промышленности и“труба в канале” 250-350 760
Котлы паровые ДКВР — Дутьевые, Без 420
инжекционные подогрева
Котлы водогрейные ПТМВ 58,2; 116,3; Дутьевые То же 390
209
Трубчатые печи:
шатровые — подогрев 3,0-80,0 Дутьевые То же 600
продукта 150-400 °С
коробчатые — подогрев 10,0-180,0 То же То же 420
продукта 130-500 °С
Примечание. Для трубчатых печей: топливо — нефтезаводские газы, горелки газомазутные.
91
Таблица 4.10
Предельные нормы NO^ в продуктах сгорания при стендовых испытаниях горелочных устройств (при а = 1), без подогрева воздуха
Газогорелочные устройства Диапазон номинальных тепловых мощностей, МВт Область применения Предельная норма концентрации NOx, мг/м3
Горелки для промышленных 0,3-2,0 Стекловаренные печи прямого нагрева 375
печей: дутьевые, общего и 0,07-2,0 Нагревательные и термические печи 205
специального назначения 0,02-2,3 Обжиговые печи 255
Горелки для котлов, дутьевые 0,1-3,15 Котлы малой производительности (до 20 т/ч или до 16 МВт) 250
том, что в имеющихся стекловаренных печах условия способствуют образованию значительных количеств N0, а с другой — свидетельствуют о существенных резервах по снижению выбросов данного вида.
В разработанных ДАО ОТ “Промгаз” изменениях к ГОСТ 50591 предлагается для вновь разрабатываемых конструкций печей и горелок уменьшить предельные нормы концентрации NO в 1,5-2 раза, например, для регенератив-
* 3
ных ванных стекловаренных печей предлагается норма 2000 мг/м , при стендовых испытаниях горелок для стекловаренных печей прямого нагрева — 210 мг/м3.
Сложившиеся к настоящему времени модельные представления об образовании NOx и возможности современных методов моделирования уже позволяют подойти к анализу и прогнозной картине образования N0^ в рамках факельных процессов с учетом как равновесного состояния, так и динамики процессов. Естественно, при решении этих проблем нужно преодолеть еще немало трудностей, но имеющиеся модельные трактовки применительно к пламенам и печам высвечивают возможные пути расчетно-теоретического анализа и прогноза.
Как установлено в современных исследованиях, в углеводородных пламенах возможны три пути образования NO: 1 — быстрое образование (“prompt”); 2 — термическое образование и 3 — образование, включая промежуточное
n2o.
Третий путь образования NO возможен лишь при высоких давлениях. “Быстрое” NO отсутствует в углеродных пламенах, но имеет место в метановых пламенах. Для метановых пламен возможно применить простое аддитивное соотношение для концентрации NO ([NO]):
[NO] = [NO]p + [NO]t, (4.126)
92
где [N0]p — концентрация NO, образующегося быстрым (“prompt”) путем; [NO]t — то же, но термическим путем. В мазутном факеле добавляется еще и N0, полученное путем непосредственного окисления азота, содержащегося в топливе.
Механизм образования “быстрого” NO еще недостаточно изучен. Поэтому часто исследователи сосредотачивают внимание на наиболее изученном термическом механизме образования N0. Основу термического образования NO составляет механизм Я. Б. Зельдовича. В соответствии с этим механизмом, суммарная реакция окисления молекулярного азота N2:
02 + N2 = 2N0 - 180,6 кДж (4.127)
идет по цепному механизму
О + N2 = NO + N; (4.128)
N + 02 = NO + О; (4.129)
N + ОН = NO + Н. (4.130)
Скорость реакции по (4.127):
d[ N0] 5 • 101
dx
л/о7
ехр
86000
RT
64
02N2—ехр
43000
RT
-[NO]2 ,(4.131)
где 02, N2, NO — мгновенные концентрации компонентов, моль/л: т — время, с; Т— температура в зоне реакции, К; в фигурных скобках — разность квадратов равновесной и мгновенной
[Ж>] = 8ЛР^ ехр
43000
2RT
(4.132)
концентрации оксида азота.
Переход N0 в N02 начинается при понижении температуры, особенно ниже 650 °С:
2NO + 02 2N02. (4.133)
Анализ показывает, что условиями, способствующими образованию и сохранению оксидов азота, являются высокие температуры, высокие начальные концентрации азота и свободного кислорода в газовой смеси, увеличение времени пребывания смеси при высокой температуре, быстрое охлаждение смеси.
93
Рис. 4.31. Зависимость равновесной концентрации окисида азота [NO] при сжигании метановоздушной смеси от коэффициента расхода воздуха а (1) и от температуры Т в топочном объеме при а = 1,0 (2)
