Зменшення оксидів азоту

Окиси азоту шкідливо діють на органи дихання живих організмів і викликають низку серйозних захворювань, а також руйнівно діють на обладнання та матеріали, сприяють утворенню смогів та погіршенню видимості. За даними табл. 8.1 можна будувати висновки про токсичності оксидів азоту. Так, максимально - разова, гранично допустима концентрація двоокису азоту майже 6 разів нижче, ніж ГДК для сірчистого ангідриду, й у 30 разів менше, ніж окису вуглецю. Окисли азоту утворюються з допомогою окислення що міститься у паливі азоту і азоту повітря й у продуктах згоряння всіх палив - вугілля, мазутів і газу. Умовою окислення азоту повітря є дисоціація молекули кисню повітря під впливом високих температур у топці (1900 - 2000°С).

В результаті реакцій у камері топки утворюється в основному окис азоту NO (більше 95%). Утворення двоокису азоту NO2 за рахунок до окислення NO вимагає значного часу і відбувається за низьких температур на відкритому повітрі. Таким чином, на виході з димової труби склад оксидів азоту майже не змінюється порівняно з камерою топки і тільки в атмосфері відбувається процес його поступового до окислення. Концентрація оксидів азоту в газах котлів, що йдуть, знаходиться в межах від 0,1 до 1,3 г/м 3 . Кількість оксидів азоту, що утворюються при горінні, залежить від рівня та розподілу температур, тобто залежить від співвідношення швидкості горіння та швидкості відведення теплоти від факела.

Зменшення оксидів азоту характерне для висококалорійних сортів палива та форсованих топок. У воді NO практично не розчиняється. Очищення продуктів згоряння від NO та інших оксидів азоту технічно складне і здебільшогоекономічно невигідна. Внаслідок цього зусилля як у нас, так і за кордоном спрямовані переважно на зниження утворення оксидів азоту в топках котлів.

Зменшення оксидів азоту в процесі горіння палива відбувається при зниженні температури горіння, при зменшенні оксидів азоту та кисню у високотемпературній частині факела, а також при зменшенні кількості вільного кисню у факелі. Аналіз основних факторів, що впливають на утворення оксидів азоту, дозволяє намітити і пригнічення в топці.

Радикальним способом зниження утворення оксидів азоту є організація двостадійного спалювання палива, тобто застосування двоступінчастих пальникових пристроїв (див. 4.3). За цим методом первинну вону горіння подається 50 - 70% необхідного для горіння повітря, решта повітря (50 - 30%) надходить у другу зону, де відбувається допалювання продуктів неповного згоряння. Відведення теплоти з первинної зони горіння має бути досить великим, щоб заключна стадія процесу горіння відбувалася за нижчої температури.

В даний час проводяться дослідження роботи пальникових пристроїв для двостадійного горіння або отримання розтягнутого по довжині камери топки факела, що повинно забезпечувати значне зниження температурного рівня в топці і відповідно зменшення утворення оксидів азоту. Другим методом придушення утворення оксидів азоту в топці є рециркуляція димових газів у камеру топки. В цьому випадку димові гази при температурі 300 - 400 ° С забираються з конвективної шахти котла і подаються в камеру топки. Введення газів у камеру топки може здійснюватися через шліци під пальниками, через кільцевий канал навколо пальників або шляхом підмішування газів в повітря перед пальниками.

Зниження температурипідігріву та зменшення надлишку повітря в топці теж дещо зменшує утворення оксидів азоту як за рахунок зниження температурного рівня у топці, так і за рахунок зменшення концентрації вільного кисню. Перелічені способи при комплексному їх використанні можуть істотно знизити утворення оксидів азоту в топці. У табл. 8.2 наведено орієнтовні усереднені попередні дані щодо ефективності різних способів зниження утворення оксидів азоту в топках котлів.

Таблиця 8.2. Можливі межі зниження освіти NO2 у толках котлів, %

З табл. 8.2 видно, що з допомогою комбінації різних заходів освіту оксидів азоту природному газі можна скоротити 5 - 10 разів, на мазуті приблизно 3 разу, на твердому паливі 2 разу.