Исследование методов снижения оксидов азота при работе водогрейных котлов

1. Рециркуляция дымовых газов.

Применение рециркуляции позволяет снизить выход NO_х на 1 - 8 % при изменении степени рециркуляции от 1% до 30 %.

Недостатками данного способа является снижение КПД котла на 0,5-3 %, что приводит к увеличению расхода топлива, и увеличение потерь с уходящими газами на 1-25 %.

Для организации рециркуляции дымовых газов необходима установка дутьевого вентилятора (по расходу дымовых газов на рециркуляцию был подобран вентилятор ВДН-12,5) и прокладка газопровод для подачи рециркуляционных газов в зону горения.

2. Подача пара в зону горения.

Этот метод позволяет снизить выбросы оксидов азота на 1-30 % при изменении подачи пара с 1 т/ч до 4 т/ч. Увеличение подачи пара приводит к снижению КПД котла до 1,34 %, при этом увеличивается расход топлива, и увеличению потерь с уходящими газами до 7,1 %.

Пар для реализации впрыска вырабатывается на Северо-Западной котельной котлами ДКВР-10/13, что позволяет для этого способа снижения выбросов оксидов азота не использовать пар со стороны и не прокладывать протяженных дополнительных паропроводов.

3. Двухстадийное сжигание.

Этот способ сжигания топлива является наиболее перспективным при снижении образования оксидов азота в топочных процессах. Выбросы оксидов азота снижаются примерно в 2 раза. Другие технико-экономические показатели работы котла остаются практически неизменными.

Для реализации этого метода используется горелка двухстадийного горения, выполненная на основе горелочных устройств РГМГ-30. Центральная часть горелки используется для подачи части дутьевого воздуха (вторичный) прямоточной струей непосредственно в топку. При этом необходимо предотвратить контакт вторичного воздуха с первичным до того момента, когда последний перемешивается с газом, выходящим из сопел, и начинается горение топлива. Для этого в центральную часть горелки РГМГ-30 устанавливается осевая труба диаметром 268-270 мм. Часть воздуха (первичный) из воздуховода подается в периферийную часть горелки, другая же его часть (вторичный) поступает по этой осевой трубе.

Из всех рассмотренных способов снижения выбросов оксидов азота наиболее эффективным является двухстадийное сжигание топлива. Это дешевый, надежный и практически универсальный метод снижения выхода оксидов азота при сжигании газа на водогрейных котлах КВГМ-100, не требующий существенной реконструкции котла. Эксплуатация котла с усовершенствованными горелками практически не изменяется. Этот способ требует наименьших материальных, трудовых затрат на реализацию, полностью отсутствуют эксплуатационные затраты при использовании этого способа для снижения выхода оксидов азота при работе водогрейных котлов.

Наименьшая эффективность при снижении выбросов оксидов азота при использовании рециркуляции дымовых газов. Образование оксидов азота снижается незначительно при этом самые высокие капитальные и эксплуатационные затраты на реализацию. Требуется установка дутьевых вентиляторов, прокладка газохода большого диаметра, появляются дополнительные затраты на электроэнергию на привод вентиляторов, в связи с тем, что при реализации этого способам уменьшается КПД котельного агрегата, увеличивается расход топлива, что также приводит к дополнительным эксплуатационным затратам.

При впрыске пара в топочную камеру выход оксидов азота снижается больше, чем при применении рециркуляции. Требуются меньшие капитальные и эксплуатационные затраты на реализацию этого метода, так как электроэнергия не расходуется, трубы для паропровода требуются меньшего диаметра, чем трубы для газохода. При использовании этого способа КПД также уменьшается, что требует дополнительного расхода топлива. Недостатком является и то, что необходимо подавать определенное количество водяного пара точно в корень факела, возникают трудности с контролем расхода впрыскиваемой среды.

Химические способы снижения выхода оксида азота рассматривались только на теоретическом уровне, рассматривался аммиачный способ снижения выхода оксидов азота. Способы снижения вредных выбросов с помощью химических катализаторов сложны в реализации, требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат, так как для снижения выбросов оксидов азота требуется большой расход аммиака. Необходимо наличие емкостей большого объема для хранения аммиака. При этом при использовании этого способа с дымовыми газами в атмосферу выбрасываются излишки аммиака, также недостатком установок по очистке дымовых газов с использованием катализаторов является существенная коррозия оборудования, высокая стоимость очистки.

Затраты на очистку газов от оксидов азота при использовании аммиака, как минимум, на 1-2 порядка превышают стоимость методов снижения их образования. Поэтому их следует применять после использования всех имеющихся методов подавления, если требуется более существенное снижение концентрации NO_x, чем можно обеспечить методами подавления. Из известных методов очистки дымовых газов от NO_x наиболее отработан аммиачно-каталитический метод.

В ходе работы разработана система КИПиА водогрейных котлов КВГМ-100.

В работе также рассмотрены и исследованы разделы: безопасность производственной деятельности при работе в котельной и гражданская оборона.

Литература

1. Энергетика и охрана окружающей среды. М.: Энергия, 1979 - 352 с.

2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

3. Волков Э.П. Контроль загазованности атмосферы выбросами ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1986 - 256 с.

4. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра, 1988. - 312 с.: ил.

5. Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. - М. - Л.: АН СССР, 1974. - 145 с.

6. Розенфельд Э.И. Методы снижения вредных выбросов в уходящих газах газоиспользующих тепловых агрегатов. - М.: ВНИИЭГазпром, 1974. - 56 с.

7. Хмыров В.И. Уменьшение выхода окислов азота при сжигании азотосодержащих топлив. Теплоэнергетика, 1984, № 7, с. 18-20.

8. Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. - М.: Химия, 1991. - 145 с.

9. Стырикович М.А. Энергетика и окружающая среда. Теплоэнергетика, 1975, № 4, с.2-5.

10. Чепель В.М., Шур И.А. Сжигание газов в топка котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий. - 7-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра, 1980. - 591 с.

11. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208 с.: ил.

12. Тепловой расчет котельного агрегата (Нормативный метод). Под ред. Н. В. Кузнецова и др. - М.: «Энергия», 1973.

13. Аэродинамический расчет котельных установок (Нормативный метод). Под ред.С.И. Мочана. - М.: «Энергия», 1964. - 144 с.: ил.

14. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Парогенераторы промышленных предприятий: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Промышленная теплоэнергетика». - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: «Энергия», 1978. - 336 с.: ил.

15. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки: Учебник для техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1985. - 400 с.: ил.

16. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. Справочник. - Л.: Химия, 1986. - 207 с.

17. Методические указания «Экономика защиты окружающей среды». Составитель: Манюгин А.П. - Липецк: ЛГТУ, 2005. - 20 с.

18. Атаманюк В.Г. и др. Гражданская оборона: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1986. - 207 с.: ил.

19. Гринин А.С., Новиков В.Н. Экологическая безопасность. Защита территории и населения при чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000. - 336 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru