1.2. Режимные мероприятия по снижению выбросов оксидов азота

Анализ известных представлений о топочном процессе в сочетании с результатами промышленных испытаний позволил оценить возможности снижения выбросов NO_x на действующих котлах за счет ре­жимных мероприятий. В частности, эмиссия оксидов азота может быть уменьшена за счет правильного выбора избытка воздуха, выключения из ра­боты одной или нескольких горелок, пере­распределения избытков воздуха по ярусам или по отдельным горелкам. При правильной настройке топочного процесса реализация этих мероприятий приводит к снижению выбросов NO_x на 10  40 %. Большая цифра относится к котлам, сжигающим природный газ или высокореакционные каменные угли.

При сжигании «трудных» топлив внедрение «ма­лотоксичного» сжигания без соответствующей ре­конструкции топочной камеры может вызвать шла­кование экранов, высокотемпературную коррозию или увеличение потерь с недожогом топлива.

Шлакование экранов  налипание на экраны минеральной части топлива.

В первую очередь было изучено воздействие ре­жимных факторов на концентрацию NO_x в дымовых газах котлов. Так, например, на котле БКЗ-420-140/5 Карагандинской ТЭЦ-3 были проведены сравни­тельные опыты при одинаковой нагрузке, но при разном числе включенных мельниц (котел был обо­рудован пылесистемой, выполненной по схеме пря­мого вдувания и двухпоточными горелками, к каж­дой из которых угольная пыль поступала от двух молотковых мельниц).

При отключении одной из мельниц (с сохранени­ем нагрузки котла) по блокировке закрывались ши­беры на внутренние каналы вторичного воздуха тех горелок, которые после останова мельницы начинали работать одним каналом аэросмеси. При этом расход вторичного воздуха на эти горелки снижался при­мерно на 20 %, а на остальные четыре горелки почти на столько же увеличивался. Несмотря на увеличе­ние расхода топлива через работающие мельницы, четыре горелки с одной стороны работали с повы­шенным избытком воздуха, а четыре горелки с дру­гой стороны, на которые аэросмесь поступала по двум каналам,  с пониженным коэффициентом избытка воздуха в горелках. Было показано, что при работе всех четырех мельниц и равномерной подаче вторичного воздуха коэффициент избытка воздуха в горелках равнялся примерно 1,10. Сжигание 2/3 топлива с пониженным избытком воздуха приводило к снижению концен­трации оксидов азота примерно на 15 %.

Коэффициент избытка воздуха  это отношение количества воздуха действительно поданного в топку, к теоретически необходимому. Он варьируется от вида топлива и способа сжигания от 1,05 до 1,5. Чем благоприятнее условия смешивания воздуха с топливом, тем меньше избыток воздуха.

Шибер  заслонка (задвижка) для отделения различных частей водозаборных сооружений от водоема или друг от друга, для регулирования тяги в котлоагрегатах или печах (устанавливается в дымоходе); деталь шиберных насосов.

1.3. Технологические методы снижения выбросов оксидов азота при факельном сжигании органического топлива

Исследование физико-химических процессов об­разования воздушных и топливных оксидов азота по­казало, за счет чего можно существенно снизить об­разование NO_x при сжигании органического топлива.

Однако реализация практически всех мероприятий, снижающих образование NO_x, ухудшает топочный процесс и усложняет работу котельных установок.

Тем не менее длительный поиск, а также сочета­ние лабораторных и промышленных исследований в 8090-е годы XX в. позволили разработать такие инженерные решения, которые снижают эмиссию NO_x, не ухудшая эксплуатационные характеристики котельных установок. В настоящее время для обеспе­чения норм по допустимым выбросам NO_x на энерге­тических котлах применяются малотоксичные горелки (LNB), различные варианты ступенчатого сжигания (OFA и reburning-process), рециркуляция дымовых га­зов (FGR  на газомазутных котлах). В России в ста­дии разработки находится новый процесс подавления NO_x  предварительный подогрев угольной пыли.

Результаты исследований механизма образова­ния топливных оксидов азота при факельном сжига­нии органического топлива в котлах ТЭС показали, что имеются широкие возможности для существен­ного снижения выбросов NO_x котлами, так как за счет изменения конструкции горелок и других эле­ментов топочного устройства можно в значительной степени изменить основные параметры пылеугольного факела. Однако трудность реализации методов подавления оксидов азота состояла в том, что боль­шинство технических решений, снижающих образо­вание NO_x, ухудшают топочный процесс и, наобо­рот, почти при всех мероприятиях, улучшающих го­рение органического топлива, одновременно увели­чивается образование NO_x.

И все же длительные поиски и большой объем промышленных испытаний позволили для большин­ства углей найти такие технические решения, кото­рые снижают образование топливных NO_x без замет­ного ухудшения топочного процесса.