Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Плешанов Константин Александрович

Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом
<
Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Плешанов Константин Александрович. Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.14 / Плешанов Константин Александрович; [Место защиты: Моск. энергет. ин-т].- Москва, 2010.- 154 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2633

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы и постановка задачи исследования 7

1.1. Механизмы образования оксидов азота при сжигании топлива 7

1.2. Традиционное сжигание топлив 9

1.3. Нетрадиционные способы сжигания топлив 10

1.4. Постановка задачи исследования сжигания топлив с химическим недожогом 28

ГЛАВА 2. Разработка и экспериментальные исследования способа сжигания топлив с умеренным недожогом 31

2.1. Описание способа сжигания топлив с умеренным недожогом и задач по его исследованию 32

2.2. Экспериментальные исследования взаимосвязи концентраций оксидов азота и монооксида углерода 38

2.3. Экспериментальные исследования образования вредных веществ при сжигании топлив с химическим недожогом 57

2.4. Экспериментальные исследования экологической безопасности сжигания топлива с умеренным химическим недожогом 66

2.5. Результаты внедрения способа на действующих котлах 72

ГЛАВА 3. Расчётно-теоретические исследования способа сжигания топлив с химическим недожогом 73

3.1. Постановка задачи расчётно-теоретических исследований 73

3.2. Описание математической модели процесса сжигания топлив 75

3.3. Результаты численных экспериментов сжигания топлив с химическим недожогом 82

3.4. Итоги анализа расчётно-теоретических исследований способа сжигания топлив с химическим недожогом 98

ГЛАВА 4. Разработка критериев эффективности способа сжигания топлив с умеренным недожогом 99

4.1. Постановка задачи исследования эффективности и надёжности работы котла при сжигании топлив с умеренным недожогом 99

4.2. Исследование эффективности режима сжигания топлив с химическим недожогом 101

4.3. Исследование влияния сжигания топлив с умеренным недожогом на эксплуатационные затраты станции 115

4.4. Разработка практических рекомендаций по внедрению способа сжигания с контролируемым химическим недожогом 125

4.5. Результаты влияния способа сжигания на надёжность и эффективность работы котла 139

Основные выводы по работе 140

Список литературы 142

Введение к работе

В современном мире большое внимание уделяется состоянию окружающей среды и её защите. Одним из важных факторов, влияющих на окружающую среду, является качество атмосферного воздуха.

Развитие тепловой энергетики в 20 веке большей частью определялось энергетической эффективностью работы оборудования, а вопросам защиты окружающей среды отдавалось второстепенное значение. Теперь же одним из определяющих фактором в развитии теплоэнергетических технологий является экологическая безопасность энергетических объектов.

Из дымовой трубы ТЭС в атмосферу выбрасывается много вредных веществ. С учётом токсичности и массового выброса одними из самых вредных являются оксиды азота. Стремление снизить их массовый выброс в атмосферу привело к коренному изменению технологии сжигания органического топлива. В последние десятилетия ВТИ, ЦКТИ, ЭНИН, МЭИ, ИВТ РАН, ВНИПИЭнергопромом и другими организациями были разработаны и внедрены многочисленные методы снижения оксидов азота на стадии сжигания топлива и охлаждения продуктов сгорания. Они позволяют снизить выбросы оксидов азота в атмосферу до 4(Н90%. К сожалению, большая часть из них, особенно отличающаяся повышенной эффективностью, существенно повышает капитальные и эксплуатационные затраты станции.

В современных экономических российских реалиях для конкурентоспособности метод снижения оксидов азота должен иметь хорошую эффективность снижения выбросов NOx, низкие капитальные и эксплуатационные затраты, не приводить к значительному снижению КПД котлов, не вызывать дополнительных побочных экологических эффектов, быть простым в обслуживании и иметь возможность внедрения силами собственного персонала станции.

Выше перечисленными требованиями удовлетворяют малозатратные внутриточные мероприятия, такие как нестехиометрическое сжигание, ввод в зону горения рециркуляции продуктов сгорания, которые позволяют снизить выбросы оксидов азота на 20+50% на вновь проектируемых котлах. При внедрении их на старом оборудовании, их эффективность не столь велика. И, к сожалению, они могут привести к ухудшению надёжности элементов котла и понижению его коэффициента полезного действия. В соответствии же с «Энергетической стратегией России до 2030 года» работа ТЭС должна быть не только эффективной, но и экономичной.

Поэтому перед научно-техническим сообществом поставлена задача разработки и внедрения малозатратных быстрореализуемых экологически безопасных способов сжигания топлива, которое при внедрении на действующем оборудовании не вызывает снижения эффективности и надёжности работы котлов.

Настоящая работа относится к ряду научных разработок кафедры Парогенераторостроения МЭИ и является продолжением трудов Рослякова П.В., Ионкина И.Л., Егоровой Л.Е., Закирова И.А. и др. Она посвящается исследованию и внедрению нетрадиционного способа сжигания топлива с умеренным контролируемым химическим недожогом, который позволяет значительно снизить эмиссию оксидов азота и повысить КПД котла.

В работе приведены практические исследования на натурном оборудовании при сжигании различных видов топлива. Определено влияние способа сжигания с пониженным избытком воздуха на эффективность и экологичность работы котла.

Теоретические исследования сжигания топлива с недожогом произведены при помощи разработанного в МЭИ на кафедре ПГС пакета прикладных программ «Расчёт образования оксидов серы и азота при сжигании органических топлив» («РОСА-2»). Выявлены механизмы снижения выбросов оксидов азота на базе сравнения экспериментальных и теоретических исследований, даны рекомендации по эффективному внедрению метода.

Автор защищает результаты теоретических и экспериментальных исследований, их обобщение и рекомендации по внедрению.

Постановка задачи исследования сжигания топлив с химическим недожогом

В настоящее время основная часть технического парка энергетических котлов в России состоит из установок, введённых в эксплуатацию до конца 80-х годов прошлого века. Это поколение котлов разрабатывалось в 60-70-х годах для традиционных в то время технологий сжигания топлив в котлах. В то время очень большое внимание уделялось вопросам выгорания топлива с целью минимизации потерь с механическим и химическим недожогом [47].

При традиционном сжигании топлив снижения потерь с недожогом добивались интенсивным предварительным смешением топлива и окислителя, высокими температурами и значительном времени пребывания в зоне активного горения (ЗАГ). Для более полного выгорания топлива в топку количество окислителя подавалось с достаточно большим запасом [48]. В результате при сжигании природного газа и мазута химический недожог практически отсутствовал, а эмиссия оксидов азота была максимальной. К примеру, концентрация NOx [2] в уходящих газах котлов ТГМП-344, ТГМП-204 при работе на природном газе составляла 1200-1500 мг/м [26] и до 1500-2000 мг/м3 при сжигании твёрдого топлива в котлах П-50, ТПП-312, Ті 111-210, ТП-100 [35, 20] при сжигании с а=1,1-1,2 [49].

За прошедшие годы стремление снизить выбросы вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами ТЭС в корне изменило идеологию сжигания : топлив. Для уменьшения эмиссии оксидов азота в настоящее время сжигание топлив организуют при низких локальных избытках воздуха, пониженных температурах и временах пребывания в ЗАГ, стараются затянуть горение топлива. На существующих котлах внедрение нетрадиционных способов сжигания [21] может привести к повышению содержания продуктов химического и механического недожога в уходящих газах, что может сказаться отрицательно на КПД котла. Сжигание с низкими избытками воздуха приводит к затягиванию процесса горения топлива, из-за чего может произойти повышение температуры газов на выходе из топки, увеличение интенсивности шлакования и в ряде случаев интенсификация высокотемпературной сернистой коррозии экранов, уменьшение надёжности работы элементов пароводяного тракта котла.

Кроме появления монооксида углерода СО в продуктах сгорания при сжигании топлив с недожогом возможно повышение концентрации канцерогенных и мутагенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) крайне вредных для здоровья человека. Их содержание в продуктах сгорания оценивается по наличию бенз(а)пирена (БП), относящегося к первому классу опасности [21]. По результатам проведённых исследований необходимо убедиться в том, что сжигание топлив с приемлемым недожогом (в пределах ГОСТ Р 5083-95 [24]) будет более экологически безопасным, чем традиционное.

Одной из самых главных задач является выявление взаимосвязей между концентрацией оксидов зазота NOx и продуктами химического недожога СО и БП в продуктах сгорания, т.к., как было сказано ранее, уменьшение одной вредной примеси (NOx) ведёт к увеличению других (СО, БП) [24], что следует из условий их образования.

Целью работы является разработка нового малозатратного быстро внедряемого эффективного и экономичного способа снижения выбросов оксидов азота в атмосферу, не приводящего к снижению надёжности и экономичности работы оборудования.

Анализ результатов внедрения внутритопочных мероприятий по снижению эмиссии NOx, таких как нестехиометрическое ступенчатое и стадийное сжигание топлив [19-22, 25-39] показывает, что их реализация на действующих котлах, как правило, сопровождается снижением КПД котла. Это связано с тем, что старые топочные устройства не предназначены для создания оптимальных условий по организации подавления образования оксидов азота и полного выгорания топлива.

Снижение КПД котла обуславливается ростом суммарных потерь q2+q3-Увеличение потерь с уходящими газами происходит из-за роста температуры уходящих газов и, в некоторых случаях, увеличения коэффициента избытка воздуха [25, 38, 39]. Рост потерь #з ПРИ правильной реализации вышеперечисленных способов снижения оксидов азота, наблюдаться не должен.

Разработка экономичного способа снижения оксидов азота подразумевает либо постоянство, либо снижение суммы потерь q2+q3- Единственным рассмотренным выше внутритопочным мероприятием по снижению эмиссии NOx, повышающим КПД котла, является сжигание топлив с малыми избытками воздуха. Реализация этого способа сжигания требует снижения количества организованно подаваемого воздуха в топку. В результате вместе со снижением окислителя в зоне горения происходит подавление как термических, так и топливных оксидов азота. Вместе со снижением избытка воздуха происходит уменьшение потерь с уходящими газами, что положительно сказывается на КПД котла.

Отсюда следует вывод, что метод снижения оксидов азота, позволяющий повысить КПД котла, либо оставить его прежнем уровне, должен быть основан на снижении количества организованно подаваемого воздуха в топку.

Сжигание топлив с малыми избытками воздуха не столь эффективно, как другие методы снижения выбросов, оксидов азота [19-22]. Его реализация происходит путём снижения избытка воздуха от традиционного значения [48] до минимального значения араб, гарантирующего отсутствие химического недожога топлива в уходящих газах. В этом случае снижение оксидов азота составляет до 1(Н20% [21]. Дальнейшее снижение избытка воздуха не рекомендовалось из-за такого затягивания процесса горения, при котором возможен резкий рост концентрации продуктов химического недожога в дымовых газах, с которым связаны следующие отрицательными эффекты: рост температуры газов на выходе из топки, что сказывается на увеличении интенсивности шлакования экранов и поверхностей нагрева и снижении надёжности работы металла труб пароперегревательных поверхностей нагрева; рост потерь с химическим недожогом топлива и уменьшения КПД котла; ухудшение экологической безопасности работы котла, связанное с увеличением концентрации вредных ПАУ в дымовых газах, таких как бенз(а)пирен, относящийся к 1 классу опасности. При отсутствии приборов контроля СО в дымовых газах этого можно избежать только сжиганием топлива в избыточном количестве окислителя. В последнее время ими начинают оснащаться как вновь проектируемые котлы, так и уже введённые в эксплуатацию [50, 51]. Это делает возможным снижение запаса по подаваемому в топку окислителю и сжиганию топлив в области умеренного недожога.

Экспериментальные исследования взаимосвязи концентраций оксидов азота и монооксида углерода

Полициклические ароматические углеводороды являются продуктами неполного горения топлив. Внедрение различных нетрадиционных технологий сжигания топлив [74], как правило, сопровождается повышением концентрации продуктов химического недожога топлива в уходящих газов котлов.

Часть ПАУ, например, фенантен, флуорантен, пирен и часть других не являются канцерогенно опасными. Наиболее токсичный из углеводородов — это бенз(а)пирен СгоН [50], по выбросам которого и принято оценивать массовый выброс ПАУ.

Канцерогенные ПАУ могут вызывать всевозможные опухоли и новообразования в живом организме. Кроме этого, ПАУ, попадая в атмосферу и взаимодействуя с оксидами азота, под влиянием солнечной радиации образует фотохимические оксиданты — компоненты фотохимического смога в городах, что является дополнительным фактором ухудшения экологической обстановки и требует строгого контроля их эмиссии.

Непосредственное образование ПАУ происходит в реакциях пиролиза и синтеза во время горения топлив. Механизм их образования сложен и представляет собой совокупность большого количества (несколько сотен) цепных элементарных химических реакций исходных, промежуточных и конечных продуктов сгорания [75]. Проведённые исследования [76, 21] показали, что важнейшим промежуточным продуктом образования БП C2oHi2 является ацетилен С2Н2. Упрощённо процесс горения топлив, с образованием БП в промежуточной стадии, можно представить следующим образом:

Опытные данные показали, что образование БП происходит в топочной камере [53]. Далее по газовому тракту концентрация ПАУ может либо уменьшаться за счёт догорания до СО, либо оставаться неизменной. Согласно опытным результатам [53] процесс догорания БП (во всяком случае, при работе котлов на природном газе) происходит в широком температурном диапазоне.

Известно, что бенз(а)пирен СгоН12 представляет собой твердое кристаллическое вещество желтого цвета с температурами плавления 179 С и кипения 500- 570 С [50]. Поэтому в газовом тракте котельных установок бенз(а)пирена в зависимости от температуры продуктов сгорания может находиться в газообразном, жидком (аэрозоли) или твердом состояниях. В этой связи можно предположить, что основное догорание БП имеет место до температур 170 - 200С, так как именно при этих температурах в потоке дымовых газов происходит фазовый переход бенз(а)пирена из аэрозольного состояния в твердое. Горение твердого БП, если оно и имеет место в газовом тракте при температурах ниже 170С, происходит с существенно меньшими скоростями.

Процесс догорания СО до СОг может протекать достаточно эффективно даже при низких температурах газов порядка 100 - 120С. Он имеет место вдоль всего тракта котельной установки вплоть до дымососа (ДС) [53]. Вполне возможно, что догорание СО, хотя и с меньшей скоростью, происходит и при более низких температурах, например, в стволе дымовой трубы.

Часто из-за сложностей инструментальных измерений БП о его содержании на практике косвенно пытаются судить по концентрациям оксида углерода СО, поскольку оба вещества являются продуктами химического недожога топлива. Считается, что при отсутствии СО (или его незначительной концентрации в пределах 10 мг/м3) в уходящих газах котлов содержание БП в них пренебрежимо мало. Но из-за большей скорости догорания СО до СОг чем горение БП до СО делать это не совсем корректно. А при исследовании технологий нетрадиционного сжигания топ лив инструментальный контроль БП вообще обязателен. Так часть исследований показало, что применение некоторых технологических мероприятий по подавлению образования NOx (рециркуляции и ступенчатого сжигания) может привести к существенному (от 1,5-2 до 4-5 раз) увеличению содержания БП в уходящих газах, особенно в области предельно низких избытков воздуха при появлении в дымовых газах продуктов химического недожога топлива [43]. В этой связи, необходимо убедиться в том, что при сжигании топлив с умеренным недожогом при концентрации монооксида углерода в уходящих газах до 300-400 мг/м не произойдёт резкого увеличения концентрации вредных ПАУ.

Результаты экспериментальных исследований влияния сжигания топлив с умеренным недожогом на концентрацию бенз(а)пирена в уходящих газах котлов приведены на рис. 2.13 и на рис. 2.15-2.17. Проведённые исследования охватывают сжигание всех видов топлива. Исследования по сжиганию природного газа производились на паровых БКЗ-75-3,9ГМ (см. рис. 2.15), ТПЕ-430 (см. рис. 2.16) и водогрейном ПТВМ-100 (см. рис. 2.17) котлах. Сжигание мазута и каменного угля исследовалось на котлах ЦКТИ-75-3,9 (см. рис. 2.18 и 2.13), установленных на ТЭЦ Чепетского механического завода (ЧМЗ) г. Глазова, со станционными номерами №11 и 10 соответственно.

Результаты численных экспериментов сжигания топлив с химическим недожогом

Сжигание топлив с умеренным недожогом, как показали экспериментальные исследования, способно в среднем понизить эмиссию оксидов азота на 20-40% (см. главу 2). В свою очередь расчётные исследования показали, что максимальная эффективность снижения выбросов NOx в атмосферу может достигать 50-65% (см. главу 3). Это делает сжигание топлив с умеренным химическим недожогом очень перспективным способом снижения эмиссии оксидов азота на многих ТЭС.

Большинство разработанных способов снижения оксидов азота на стадии горения топлива, таких как ступенчатое, нестехиометрическое, стадийное сжигания, рециркуляция продуктов сгорания и другие внутритопочные мероприятия [100, 101, 39] в основном позволяют добиться требуемых уровней выбросов оксидов азота [24] в атмосферу. Однако, практика внедрения внутритопочных (технологических) мероприятий на действующих котлах выявила ряд негативных моментов, связанных с тем, что старые конструкции топочных устройств не обеспечивали оптимального сочетания условий для подавления образования оксидов азота и полного выгорания топлива. В результате внедрение технологических мероприятий на таких котлах, как правило, сопровождалось снижением КПД (за счет увеличения недожога и температуры уходящих газов), уменьшением надежности работы (из-за увеличения температуры газов на выходе из топки, увеличения интенсивности шлакования и в ряде случаев коррозии экранов) и меньшей эффективностью снижения выбросов NOx по сравнению с новыми котлами. Кроме того, внедрение таких внутритопочных мероприятий, как стадийное, ступенчатое сжигание, рециркуляция продуктов сгорания, на действующих котлах требовало значительного объема реконструкций и, как следствие, высоких материальных затрат [100].

Сжигание топлив с химическим недожогом, очевидно, характеризуется наличием потерь от химической неполноты сгорания q3 [48], что отрицательно влияет на величину КПД котла. С другой стороны со снижением коэффициента избытка воздуха, потери котла с уходящими газами q2 будут уменьшаться. В этой связи КПД котла при внедрении сжигании топлив с умеренным недожогом может, как уменьшиться, так и увеличиться. Поэтому необходимо детально изучить влияние способа сжигания топлив с умеренным недожогом на эффективность работы котла.

Для корректной оценки эффективности данного способа сжигания необходимо выработать критерии, позволяющие определить оптимальные условия его реализации. Очевидно, что к таким критериям относятся: оценка суммарной вредности продуктов сгорания; эффективность (КПД) котельной установки; надёжность работы котла. Так в главе 2 было показано, что суммарный показатель токсичности продуктов сгорания с появлением СО в уходящих газах в пределах нормативных значений монотонно понижается в 1,3-2 раза. Однако оценка изменения КПД при внедрении способа не производилась. В то же время, оптимальный уровень содержания СО в уходящих газах котла, по которому и будет контролироваться режим сжигания топлива, может быть определён только по совокупности критериев, включающему в себя экологическую безопасность и эффективность работы котла [54]. Снижение избытка воздуха в топке может сказаться на надёжности работы котла и его отдельных элементов за счёт повышения температуры на выходе из топочной камеры. При сжигании природного газа снижение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки может привести к повышению температуры стенок металла труб пароперегревательных поверхностей, что отрицательно скажется на надёжности их работы. В случае сжигания твёрдого топлива уменьшение От может привести к увеличению шлакования топочных экранов и поверхностей нагрева пароперегревательного тракта [102]. Поэтому требуется исследование влияния способа сжигания топлив с умеренным недожогом на надёжность работы элементов котла. В главе 2 показано, что эффективность снижения выбросов NOx при внедрении способа сжигания с недожогом может различаться от 2 до 3 раз. То есть по разным причинам не всегда удаётся добиться максимального экологического эффекта. Ниже рассмотрены способы повышения эффективности снижения NOx при реализации сжигания топлив с умеренным недожогом и даны практические рекомендации по его внедрению. Эффективность работы котла является одним из важных показателей его работы. КПД котла, а значит и расход топлива, определяется суммой потерь теплоты с уходящими газами q2 и с химическим недожогом q3 (в случае сжигания газа и мазута). Снижение избытков воздуха наряду со снижением суммарного показателя вредности дымовых газов одновременно сопровождается уменьшением потерь теплоты с уходящими газами q2 и увеличением потерь теплоты с химическим q3 и механическим q4 недожогом. Разнонаправленное изменение потерь q2, q3 и q4 требует проведения дополнительного исследования их изменения при сжигании топлив с недожогом.

Исследование влияния сжигания топлив с умеренным недожогом на эксплуатационные затраты станции

В этой связи перед внедрением режимов сжигания топлива с контролируемым умеренным недожогом на котлах наряду с уплотнением топки, поверкой штатных приборов следует провести устранение перекосов в топливовоздушных трактах. Последнее позволяет оптимизировать процесс сжигания топлива и уменьшить выход СО и БП. Далее проводятся режимно-наладочные испытания, в ходе которых определяются значения критических а,ф, допустимых рабочих адоп (см. 1.3) и оптимальных а0Пт избытков воздуха на различных нагрузках, разрабатываются режимные карты котлов.

В результате проведённых исследований определена оптимальная концентрация монооксида углерода COonT в уходящих газах, при которой будет наблюдаться максимальная эффективность (КПД) работы котла. Для природного газа она изменяется в диапазоне 50-100 мг/м для разных котлов. Концентрация СО сильно зависит от избытка воздуха, при котором осуществляется сжигание топлива. Она может изменяться в больших пределах при незначительном изменении а, так при изменении коэффициента избытка воздуха на 0,03-0,05 концентрация СО в уходящих газах может возрастать с 0 до 300-500 мг/м3 и выйти за рекомендуемые пределы для концентрации СО при сжигании топлива с умеренным недожогом. Поэтому при внедрении способа сжигания топлива с контролируемым химическим недожогом и составлении режимной карты для котла, не оборудованного системой непрерывного контроля компонентов продуктов сгорания [50, 114-116], топливо придётся сжигать при избытках воздуха, близких к критическому акр. Это даст запас по подаваемому количеству воздуха в топку и обеспечит работу котла в зоне умеренного недожога топлива [24]. Концентрация монооксида углерода в уходящих газах при этом будет не больше 50 мг/м . Сжигание топлива со столь малым недожогом позволит улучшить экологические и экономические показатели работы котла, но, безусловно, не даст максимального эффекта от внедрения способа сжигания с контролируемым недожогом. В отсутствие системы непрерывного контроля СО в продуктах сгорания это единственный способ обезопасить котёл от сжигания топлива с большим недожогом, при котором котёл будет работать неэффективно, а в случае сжигания твёрдого и жидкого топлива предотвратить шлакование и занос поверхностей нагрева сажистыми частицами.

Одним из ключевых факторов, позволяющих обеспечить максимальный эффект от внедрения способа сжигания топлива с умеренным недожогом, является организация системы непрерывного контроля состава продуктов сгорания [117], которая позволяет не только контролировать режим сжигания топлива и выброс вредных веществ в атмосферу, но и оценить воздействие выбрасываемых ТЭС в атмосферу газов на окружающую среду [118, 119].

Максимум КПД котла будет наблюдаться, как было показано выше, при вполне определённой концентрации монооксида углерода COonT в уходящих газах котла. Естественно, что поддерживать её неизменной в течение всего периода эксплуатации невозможно. Поэтому следует определить диапазон допустимого изменения концентрации СО в уходящих газах котла, в предела которого коэффициент полезного действия котла будет претерпевать незначительные изменения около положения максимума.

Определение допустимого диапазона изменения концентрации СО показано на рис. 4.18. Из результатов исследований видно, что зависимость КПД от концентрации СО в уходящих газах имеет пологий характер в районе положения максимума. Так при изменении концентрации СО в уходящих от 30 до 240 мг/м КПД котла будет отличаться от максимального всего на 0,05%. Дополнительное расширение рабочего диапазона концентраций СО от 10 до 290 мг/м для котла БКЗ-75 позволит обеспечить работу котла с КПД, меньшим максимального значения на 0,1%. Таким образом, при увеличении диапазона изменения КПД от гтах-0,05 до гтах-0,1 % происходит небольшой прирост диапазона рабочих концентраций монооксида углерода.

Из представленных ранее данных (см. рис. 4.6-4.9) видно, что изменение КПД котла в пределах r)max-0,05% будет происходить при изменении концентрации СО в уходящих газах от 25 до 250 мг/м при сжигании природного газа. Указанное изменение концентрации монооксида углерода в уходящих газах котла можно считать рабочим диапазоном изменения концентраций СО, при котором котёл будет работать с КПД, близким к максимальному. Этот рабочий диапазон обобщён по опытным данным, полученным при сжигании газа на котлах разной производительности (от 75 до 500 т/ч), работавших на номинальных и частичных нагрузках. Поэтому он не будет зависеть от нагрузки котла.

Отдельно стоит остановиться на результатах, полученных на водогрейном котле КВГМ-180-150 (см. рис. 4.9 и 4.15). Неравномерная раздача топлива и воздуха по горелкам вкупе с низкой температурой воздуха, поступающего в топку, приводят к тому, что топливо не успевает выгореть полностью.

Похожие диссертации на Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом