автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Образование и восстановление оксидов азота при сжигании твердых топлив в кипящем слое

уральский государственный технический университет - уш

. На правах рукописи лекощева Юлил Георгзеша

образование и восстановление оксидов азота при сжигании твердых тошив в кипящем слое

Сяоцнэлъгость 05.14.04 - Проксглзтпя тоягозкзргэтскз

Автореферат

диссертация па соискапн-о у:~яеЗ столонн кандидата технических паук

Екатортнй'/рг 193-1

Работа выполнена на кафедре промышленной теплоэнергетики Уральского государственного технического университета -УПИ, г.Екатеринбург

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

A.П.БАСКАКОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Г.Д.Харлакпович; кандидат технических наук

B.Л.Каратаев

Ведущее предприятие - АО Уралтехэнерго

Зашита состоится "_" _ 1994 г. в _час _

нин на заседании специализированного • совета (шифр К.063.14.09) при теплоэнергетической Факультете Уральского государственного технического университета - УПИ в ауд.

Отзыв в однон экземпляре, заверенный гербовой печатью, направлять по' адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, УГТУ -УПИ, ученому секретарю института.

Автореферат разослан "_"_' 1594 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент

) а^-

Л.К.БАСАНОЗА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Сжигание топлив в кипящем слое (КС) и циркуляционном кицяшем слое (ЦКС) - один из путей решения задачи уменьшения вредного воздействия энергетического оборудования на окружающую среду. Однако выбросы оксидов азота даже при сжигании топлив в КС, в свете жестких экологических требований, еще достаточно высоки. Поэтому актуальный представляется изучение механизма образования оксидов азота в КС для того, чтобы, во-первых, обоснованно разрабатывать норны их выбросов из топок с КС и ЦКС и, во-вторых, определять эффективные методы их снижения.

Цель работы. Исследование закономерностей и разработка достоверной методики расчета образования оксидов азота при сжигании в кипящем слое различных твердых топлив.

Научная нозизна. ' Установлен гетерогенный механизм образования оксидов азота при горенки коксового остатка топлив. Окисление азотсодержащих летучих веществ описано суммарной равновесной реакцией. Получены кинетические зависимости процессов образования й восстановления оксидов азота при горении твердых топлив в КС. Аналитически получена и экспериментально подтверждена зависимость доли перехода азота топлива в оксиды от концентраций кислорода на выходе из слоя и от свойств топлива. Разработана математическая модель выгорания топлива и образования оксидов азота по высоте топки ■ с.кс с учетом их восстановления на поверхности топливных частиц, достаточно хорошо описывающая экспериментальные данные.

Предложенная методика позволяет достаточно надежно рассчитывать концентрацию оксидов ээота на

выходе из топочных устройств с КС, основываясь лишь на известно« составе топлива и конструктивных параметрах, а также облегчает выбор технологического режима сжигания топлив в серийных котлах с ЦКС, эксплуатация которых на электростанциях Урала ожидзется в недалеком будущей. Результаты работы использованы при создании первого в России котла с ЦКС, установленного в котельной УПУ-УПИ, и переданы в департамент Уралэнерго для расчета выбросов оксидов азота из котлов с ЦКС.

Автор защищает:'

- предложенный механизм гетерогенного образования оксидов азота при сжигании коксового остатка твердых топлив;

- результаты исследований закономерностей образования оксидов азота при горении летучих веществ топлива:

- результаты исследования иеханизм восстановления оксидов азота в кипя®?« слое;

- математическую модель образования и восстановления оксидов азота при сь.::гании топлив в топочных устройствах с кипящим слоен.

Апробация работм. Основные результаты диссертационной работа докладывались и обсуждс-лисъ на следуюсих конференциях: "Проблены э<М£хтивного использования электрической и тепловой энергии в хае-построении Узбекистана" (TaieteHT, 1989 ); и Есесоюной конференции "ТеплооС:-:ен в пзрогенераторах" (Новосибирск, 19Э0); ix ВЗилейной научно - тех::ап?скоя конференции УПИ (Свердловск, 1930); III Всесоюзной научной конференции по проблемам энергетики и теплотехнологии ЮИ "Интенсивное энергс-сСера^ение в про.чиаленной теплотехнологии" (К:: с к г; а, 1.9Э1); III неаяушфелздя мн{яреяции по проблемам I1KC (Нагойя, Япония, 1990).

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 10 печатных работах.

озьэн и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и приложений. Объем работы 166 е., из них основной текст 150 е., включая 13 таблиц и 35 рисунков, библиография из S3 наименования и 16 с. приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕгЕАШЗ РАБОТЫ I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ Обзор литературы показал, что на сегодняшня день нет обпепринятой методики расчета образования и подавления оксидов азота (мов кипяеэн слое (КС), что связано с недостаточным изучениен динамических закономерностей этих процессов. Имеющиеся литературные данные, подробно анализирующие зависимость выбросов оксидов азота из топочных устройств с КС от режимных параметров горения и свойств топлива, целиком связаны со скиганиен в стационарных топках, в то время как изменение скорости выхода но^ в процессе горения одиночной угольной частицы практически не исследовано. Многие авторы подчеркивают связь процессов горения топлива и образования при этом оксидов азота, но ограничиваются в основном ее качественным описанием, ' не рассматривая количественные кинетические характеристики. В связи с этим, в настоящей работе основное внинание было уделено решении следуюпих задач:

1. Изучение динамики образования оксидов азота одновременно с динамикой горения 'в кипящем слое отдельных топливных частиц и получение кинетических зависимостей этих процессов.

2. Исследование влияния . содержания летучих веееств и

б

ззога в топливе на динанику образования оксидов азота.

3. Изучение закономерностей процессов восстановления ыох при сжигании топлив с.недостатком кислорода.

4. Разработка расчетной модели образования кох при сжигании твердых топлив в стационарных условиях с использованием полученных кинетических констант, сопоставление с собственными и литературными данными, анализ влияния реаимных параметров.

5. Разработка на базе полученных физических представлений инженерной методики расчета образования нох в кипящем сдое.

2. экспеешентмбше установки и результаты первичной обработки эксжршшгов '

Динамика выгорания частиц твердых топлив и образования оксидов азота в КС изучалась на экспериментальной установке, представлявшей собой электропечь, в которую установлена цилиндрическая камера нагрева внутренним диаметром 50 мм с вваренным в дниве воздухораспределительным колпачком. В экспериментах контролировались температура КС электрокорунда фракции 460 нкм (или золы с размером частиц 2,5 нн) и расход воздуха, а также непрерывно измерялся состав продуктоь сгорания с помощью автоматизированной систены сбора и обработки информации. В качестве топлива использовались пять углей: ^подмосковный бурый, березовский, донецкий антрацит, кузнецкий тощий, отсев кокса кузнецкого угля и два сланца: эстонский и волжский. Для экспериментов отсеивались узкие фракции топлив со средним разнерон частиц 0,8; 1,5; 2,5; 4; 6; 8,5 мм. После прогрева камеры и достижения заданной температуры кипящего слоя проводилась тарировка

газоанализаторов контрольными снесяни. В слоя засыпалась навеска топлива фиксированной массы, и одновременно запускалась система. По окончании первичных измерений система выдавала распечатку значений концентраций СО, Юх, С02, 02 через заданные интервалы времени. Концентрации продуктов сгорания измерялись газоанализаторами: ГИАМ-5 (СО), Бекнан 951А (мох), ГИАМ-5М (С02), ЛЕТ-В (02). Диапазон тенператур КС составлял 500-950 °С.

Выгорание полидисперсных твердых топ'шв и образование оксидов азота в стационарном режима горения в КС и циркуляционном кипящей слое (11КС) изучалось на экспериментальной установке, включавшей в себя рэактор дианетрон 0,14 и и высотой 5,6 н, два циклона ИН-15, систену подачи топлива и слива золы. В нижней части реактора смонтирована газораспределительная колпачковая решэтка, а по высоте с.различный шагом установлены зачехлзннкэ термопары и неохлажлаеныэ газозаборные трубки. Предусмотрены сопла вторичного дутья и устройство для отбора проб материала слоя. На установка в ходе экспериментов измерялись: температура, перепады давлений по высоте реактора, расходы воздуха и топлива. Лля измерения состава продуктов сгорания по высоте канала использовались описанные выше газоанализаторы.

Первичная обработка данных, полученных при сжигании навесок небольшой массы (0,2-2г.) узких Фракций углей, показала, что в окислительной среде оксиды азота образуются синхронно с выгоранием частиц <рис.1): в период горения летучих наблюдается резкое увеличение абсолютных величин концентраций как диоксида углерода, так и оксидов азота (начальные участки кривых 1), а на стадии догорания коксового

остатка - постепенное их уменьшение до нуля.В процессе горения летучих оксиды азота образуются несколько более интенсивно, чек в процессе горения кокса (рис.2). На веек протяжении горения топлив с калым выходом летучих (кривые 2 выхода со2 и мох на рис.1) оксиды азота и углерода выходят более равномерно, но пропорциональность между ними по-прежнему сохраняется. В последующей экспериментальные данные обрабатывались раздельно для стадий выхода летучих и догорания коксового остатка.

3. ОБРАЗОВАНИЕ ОКСВДОЗ ДЗОТА ПРИ ГОРЕНШ КОКСОВОГО ОСТАТКА Пропорциональность выхода оксидов азота и углерода дает основание рассматривать процесс окисления азота коксового остатка как гетерогенную реакцию, аналогично общепринятому представлению о реакции горения углерода. Тогда поток оксидов азота с единица внешней поверхности топливных частиц кожно записать в виде:

J Ш С -О у Г Ш V -к •С!?св , (1 )

■"и на NN о • ^ '

* г

гда С^00 с0 ✓ <1 + ) . (2)

2 2

откуда по иковнашея экспериментальным концентрациям нох и о2 определялись константы и к скоростей реакций окислена азота коксового оста-:кэ и горения углерода соответственно. Ил зависимости от температуры частицы (рис.3), рассчитанной с учетом ее перегрева над температурой слоя, аппроксимируйте} уравнением Арреииуса (ск. табл.1)

км ■ 1Ы'вАр С ~Е(/КТч 5 и к " к0"гхр с <3)

Обнаружено, что энергии активации реакции окисления азот; для различных углей близки по величине (рис.3). Путе)

усреднения экспериментальных данных при среднем значении ем, равном 101500 кДяшоль, были получены для каждого из углей новые величины предэкспоненциального множителя (табл.1), как выяснилось, пропорциональные содержанию азота 9

беззольной части коксового остатка топлкв. Из линейной зависимости (рис.4) существенно выпадает лишь точка для кузнецкого угля. Представленная на рис.4 зависимость дает возможность приближенно определить константу скорости рэакции окисления азота, содержащегося в коксовом остатке, практически для любого твердого топлива по содержанию в ней азота.

Таблица 1

Уголь к0.нл к Дй Е' ноль кЛя Ем'«ОЛЬ. - кокс'"

Подмосковный 68737 135070 5,85 100393 5,5 0,507

Березовский 33125 131032 12,5 104432 9,64 0,78

Антрацит 8723 117819 10,54 100300 11,34 1.0

Отсев кокса 8803 113174 18,9 100725 20,39 1.6

Кузнецкий ■ 5507 107307 39,2 101174 40,56 1,76

Полученные з результате обработки экспериментальных данных кинетические зависимости констант горения ь и окисления азота коксового остатка послужили основой для разработки математической модели выгорания кокса з КС и образования при этом оксидов аэота. Изменение концентрации оксидов азота по высоте стационарного кипящего слоя за счет окисления азота коксового остатка можно записать в виде:

d С

—ÜÜl - u СП0В к &.„. (4)

dh N °г н сл

Интегрирование (4) по высоте слоя приводит к следуюшену выражению для концентрации оксидов азота на выходе из слоя, справедливому в условиях избытка кислорода:

кк 1

С«о ■ "м Со Г"' ~ ' (Б)

к к а

Выражение (5), учитывая как свойства топлива (в виде отношения (ккл)), так- и режимные параметры, позволяет записать долю v перехода азота топлива в оксиды при горении коксового остатка в слелуюшэн виде:

у„ =--С V® С Je ✓kS-ciOCVJО. СБ)

к 32 о м

Величина (со-у°)для каждого конкретного топлива не зависит от

начальной концентрации со в дутье, поэтому доля *>к перехода

топлива в оксиды определяется только свойствами топлива и

температурой частиц.

4. ОБРАЗОВАНИЕ ОКСЙДОЗ АЗОТА ПРИ ГОРЕНИИ ЛЕТУЧИХ •

В качестве расчетной схемы выхода летучих была принята

предложенная В.В.Покераниевым зависимость суммарного

количества летучих v,; виделяивихся при пиролизе, от времени

горения а следующем виде:

» т Ei v . 2 (7)

о

где тст> - перененная во времени температура частицы с учетом ее прогрева. Коэффициенты сА, к ех в (7) для различных

углей определялись из собственных экспериментальных данных.

Первичная обработка экспериментов по динамике образования оксидов азота при горении летучих показала, что доля v

перехода азота топлива в оксиды, рассчитываемая из экспериментальных данных по выражению

тг.л.

14 о-100 Г

у а — - С йт , (8)

46 м^ -ш I кох

о

о

не зависит от расхода дутья. Это навело на мысль о практически разнозесном процессе образования оксидов азота при горении летучих. Обозначая символом с£ет концентрации летучих азотсодержащих гесеств (типа ни3, ¡¡н, ней, см и др. ) в пересчете на атомарный азот, упросгнно будем предполагать, что итоговая газофазная реакция взаимодействия "летучего" азота с кислородом- воздуха является разновесной реакцией с константой равновесия вида

» I

Предполагая далее, что "летучий" азот высвобождается из частицы по игре горения пропорционально уменьшению ее плотности, связанному, з свою очередь, с долей выделяющихся во времени летучих (7), запишем выражение для расчета концентрации "летучего" азота при горении навески с начальной массой я» :

о

¿УСтЭ "о

с ?ат ----. (10)

1СС00-о

Еь-рзкгния (Э) и (10) позволяй по ине»з<нся экспериментальным данным определить значения константы ¡с° равновесия реакции окисления азота, выделяющегося с летучими, э зависимости от температуры слоя. Оказалось, что данная зависимость, рассчитанная для подмосковного, Серезовсмого углей и эстонского. волжского сланцез, подчиняется урагнояи»

0,5 г/ТгоР

РисЛ.Дкканика выхода и со2 при горении: 1 - березовского угля, <5 « 3 кк, 1сл«=750°С; 2 - охсевз койса, <5 <.5 к и, - 800°С

Рис.3.Зависимость константы к скорости реакции образования N0^ от температуры частицы (обозначения - си.рис.4)

Рис.2.Зависимость доли азота топлива, выходявея с летучими, от V '.1 - отсев кокса:2 -антрацит;3 - кузнецкий уголь; 4 - березовския уголь;5 - под-косковный уголь;6,7 - волжский и эстонский сланцы

Рис.4.Зависимость к£ от содержания азота в коксовон остатке: 1.2 - подмосковный и березовския угли ,з - антрацит, 4 - отсев кокса,

5 -кузнецкий угколь

Рис.5.Зависимость V от о2, линии - расчет, точки - эксперимент; 1,2 - данные нал>-

раг1гит1ап 8с Б1ЬЬз;

3 - собственна данныз, подмосковный уголь

Рис.7.Профиль N0* по высота топки с КС при сжигании углей: 1-®;2-»;3-о (ся. табл. 2, режим КС>

Рис.б.Дккаякка выхода кох и со при горении эстонского сланца,то« 13 г.,<5 - 8,5 ик

Рис.8.Про{чль N0^ по писото топки в режимах КС и 1ИС при схигакки антрацита и отсева кокса; 1,2,3 - ЦКС, 4,5 - КС (см. табл. 2)

Аррениуса:

к ° вхр С - Е У RT Э, (1J

KV NV СЛ

причем для различных топлив значения энергии активации Ef

достаточно близки; средняя величина env - 12089 кДя^нол! Кроне того, обнаружена связь нешду значения; предэкспоненциального множителя и долей азота топлив; выходящей с летучк.-.и, в виде

_ О, AS7

- 0.936 ✓ [ н1" ✓ íoooo ] . (i:

Приникая экспоненциальное распределение концентрации кислоро; по высоте слоя, записей аналитическое выражение для до. перехода азота топлиза в оксиды при горении летучих 14. 273 0,935-ехр c-120S9''kti-с

у Я —' I ■ I ^ ............t £1'

Л 46 Тсл с01 С1па " 1пСа " 1Э53' [^N-^0000]0*"7 здесь со - начальная концентрация о£ в нормальных условиях.

Суммарная степень превращения v азота топлива в окси при горении топлй-в с определенным выходом летучих записывается в виде сумхы (6 ) и (13) с учеток доли оксид азота, выходящих с летучими,

v • Cs Í 1 - Рк / 100 з + *>N У 100. <1

Выражение (14) позволяет выделить основные ^кторы, влияюс на величину у: температура слоя, коэ-Кициент избытка воздуха свойства топлиза. Расчеты по (14) хоросо согласуются результатами собственных экспериментов и данными друг авторов (рис.5).

5. НЕШБСУ ПОДАВЛЕНИЯ ОКСЩОЗ АЗОГД ПРИ <22МШИ УГИЬЕЬа ЧДСТ2Ц 3 УСЛОКПХ ЩЦХ?АТКА КЖДОРОДД

Первичная обработка экспериментов по сйиганя» докецко антрзц'лта показала, что увеличен;-^ массы навески до 15-5С

вызывает заметное снижение доли перехода азота топлива в оксиды, что свидетельствует об их восстановлении на поверхности коксовых .частиц, поскольку со в продуктах сгорания не было. Дифференциальное уравнение изменения концентрации оксидов азота по высоте кипящего слоя, с учетом восстановления их на углеродной поверхности £сл в процессе горения коксового остатка, можно записать в виде

dC

ко ПОЗ ,

w -" » v к -С -S - Ь -С -S„„. (15)

dh « к СЛ но^ СЛ

На начальном участке горения крупных навесок эстонского сланца выделялось значительное количество со (рис.6). В этом случае процесс восстановления оксидов азота определялся каталитической реакцией их взаимодействия с со, протекаюаей на поверхности горкгах частиц. Изменение концентрации оксипоз азота по высоте слоя при горении летучих в обтай случае запивется в виде

s

¿с - K° dc^eT-c - ft* 4 i" -с 1-е —£2.-dh. (16)

НО N M О I NO МО COI NO

X 2 V • * я J К V

Интегрирование (15) и (16) по высоте слоя с использованием экспериментальных данных позволяет определить зависимость констант скоростей реакций и восстановления оксидов

X X

азота от температуры частиц и расчетной -температуры ти соответственно:

- для антрацита kj"0 - 5383 • с - S3378 ' пт э, (17)

м

- для сланца «» 12 • е*р с - 35903 ✓ rt s, (18)

Ж

k'n'o т 6103-вхр с - 43790 / ктя з. (19 )

6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И ПОДАВЛЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА

ПРИ СЖИГАНИИ ТВЕРДЫХ ТОШШВ В ТОПКЕ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Моделирование -выгорания полидисперсного топлива и образования при этом оксидов азота основано на следующих

предположениях:

- топка условно разделяется на две зоны горения и образования нох: относительно плотный кипящий слой к надслоевое пространство;

- процесс горения угольной частицы складывается из двух последовательных стадий: выход и горение летучих и догорание коксового остатка, причем механизмы образования кох на этих стадиях существенно различны;

- поток исходного топлива условно разделяется на три: частицы с размером меньше диаметра витания ^ при плотности исходного топлива, сразу жа после загрузки в топку уносимые в надслоевое пространство; частицы * с размером больше <5а, но неньве диаметра витания <*Кр частиц, имеющих плотность коксового остатка, - они вылетают в надслоевое пространство не сразу, а по мере выгорания; частицы с диаметром больше <5Кр, покидающие слои только при догорании до Для упрощения расчет выгорания данных- потоков ведется по кх среднекассовын размерам.

Концентрация оксидов азота в относительно плотном слое

записывается в виде

сл лет кокс восст с ■ с + с - дс , (20)

НО КО КО N0 •

где рассчитывается из (5) с учетом укеньпения расхода

х

топлива из-за вахохз летучих и уноса частиц из слоя; с£®т

X

вычисляется в соответствии с (10), где концентрация летучих

азотсодержащих веществ с£8Т складызается из трех составляющих, соотввтствукщих условному описанному вышз разделению исходного потока на три части,

3 У^преб^

3 л,г V (Г___„ ) -

с^ет „ V "Ра81 1

м ^ЦОООО С.--/5 1}

1Г (21)

- уменьшение концентрации оксидов азота за счет

я

восстановления, рассчитываемое в соответствии с (15 ): восст , исл

лсмо " к»о • * 3сл ' - • <22)

X * * И

где удельная поверхность реагирования зсл определяется интенсивность» выгорания топлива в КС и зависит от кинетических констант горения и режимных параметров,

к

средняя концентрация оксидов азота в обмие слоя.

В нздслоевэн пространстве нзязнеинэ концентрации оксидов азота опрядзляется их образоэа'::-:ем при догорании летучих и коксового остатка, а такта восстановлением на поверхности частиц, уносимых из слоя (при отсутствии СП),

йсмо(Ь> ♦ - к;оскЛ-— .(23)

X а х Я я| И. -. мв

Значсцие тгкузл концентрации .к:ох на высоте ь найдется интегрированием (23) с учетом количества, образовавшихся оксидов азота в объема КС

ь

с«о (,1) - СЕо+ Г«ив «И». (24)

Я м ^ м

"ел

Расчеты по предложнной модели были прЬведены для различию: топлкз: донецкого антрацита, отсева кокса.

подмосковного и березовского углей (рис.7, 8, табл.2). Лля упрощения расчетов профили концентрации о2 и температуры потока принимались по экспериментальным данным, а поверхность

5 реагирования в надслоевом пространстве определялась решением уравнения выгорания угольной частицы

0,5 Рк <¡6 » - V «р С0 йь /- с» - . (25 )

Наблюдается хорошее соответствие расчетов экспериментальный данным.

Таблица 2

Режимные.параметры .стационарного сжигания топдив

Тип решка К. П/П Уголь Кратность циркуляции Коэффициент избытка воздуха, общий Скорость газов, реальная, м/с Расход топлива, кг/ч Темпера тура, °с

1 подносковн. - 1,78 5.85 . 13,6 960

КС 2 березовский - 1,58 6,53 9,2 870

3 березовский - 1,52 6,78 9,5 900

4 антрацит - 1,44 6,70 10,9 1000

5 отсев кокса - 1,81 5,83 5.3 980

ЦКС 1 антрацит 15 1,60 5,60 9,0 900

2 антрацит 40 1,60 5,60 8.8 890

3 антрацит 15 .1.40 6,60 10,8 960

Предломнная модель расчета образования кох в топке с КС была использована для приближенного расчета выбросов оксидов азота при горении твердых топлиэ в ЦКС. Основная трудность а моделировании сжигания в топках с ЦКС - разработка гидродинамических закономерностей, не являющаяся целью данной работы. Поэтому расчет осуществлялся с использованием эксперинектально найденного распределения плотности потока

рп(ь) циркулирующего материала по высоте топки. Тогда расчетная удельная поверхность б реагирования на данной высоте ь рассчитывается в виде

рпск>- г

- . (26)

рч • 100

Расчеты показывают, что данная модель удовлетворительно описывает образование и восстановление оксидов азота в ЦКС, причем последний процесс в данном случае играет значительную роль (рис.8, табл. 2).

основные результаты работы

1. Экспериментально установлена жесткая связь степеней выгорания и выхода охсидов азота при горении как летучих, так и коксового остатка. И летучие, и коксовая часть углей вносят значительный вклад в образование оксидов азота, но механизмы эбразования кох на разных стадиях горения существенно различны.

2. Азот ' коксового остатка топлив окисляется по гетерогенному механизму, сходному с механизмом горения углерода; степень его превращения в оксиды при сжигании в окислительных условиях определяется соотношением констант зкисления азота и углерода. Уточнены значения константы :корости реакции горения и получена зависимость (3) константы :корости реакции окисления азота коксового остатка юдмосковного, березовского, кузнецкого углей, донецкого антрацита и отсева кокса кузнецкого угля от температуры истицы. Энергия активации реакции окисления азота составляет 1.01500 кДж^ноль.

г •

6

6

3. Образование оксидов азота при горенки летучих удовлетворительно описывается гипотетической суккзрноя равновесной реакцией окисления выделяющихся с летучими

азотсодержзакх соединений с константой равновесия, описываемой

уравнением (11), и "энергией активации", равной 12089 кДж^моль.

4. При сжигании топлив в ккпяаем слое с недостатком кислорода наряду с образованием оксидов азота происходит их восстановление на поверхности топливных частиц, а такай в результате гетерогенной каталитической реакции с со. Температурные зависимости констант скоростей реакций восстановления (1? ).<18 ),(19 ) подчиняются уравнению Аррениуса.

5. На основе установленных механизмов образования к восстановления оксидов азота на разных стадиях горения топливных частиц разработана кетолнха расчета выхода nox по высоте топки со стационарным кипяшн слоем, позволяют определить концентрацию оксидов азота как в относительнс плотном слое, так и в надслоевок пространстве для любых типо! углей. Данная методика позволяет такге оценить выбросы оксидо] азота из топок с ИКС и достаточно хорош описывает собственны экспериментальные даннаа и результаты, полученные другими исследователями.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Лекокцева и.Г., Баскаков А.П., Мунц В.А. образование подавление nox и n„o в топках циркуляционного ккпяаег слся.^ Теплоэнергетика. 1993. Ж. 4.1. С.75-78.

2. Динамика выгорания подмосковного угля в кипявэм слое / Лекокцева а.Г.. Баскаков A.n., Мунц В.А.,Седоренко Ю.Н. . Промышленная теплотехника. 1990. Т.12. )£3. C.91-S5.95.

3. Лекокцева Ю.Г., Баскаков А.П., Иунц В.А. Образование

подавление nox и n2o в топках циркуляционного кипяпиго слоя ✓✓ Теплоэнергетика. 1993. М7. 4.2. С.69-72.

4. The optimum size of particles in circulating -fluidiied bed ■furnaces/ Hunts V.A., Baskakov A.P., Fedorenko Yu.N. , Lekomtseva Yu.G. // In! CFB Techn. Ill / Ed. P.Basu, M.Horio, M.Hasatani. Pergamon Press, 1991, pp. 365-372.

5. Мунц В.А., Баскаков'А.П..Козлова Ю.Г. Кратность циркуляции в топках с циркуляционных кипяшин слоена Теплоэнергетика. 1990. Л4. С.30-34.

6. Леконцева Ю.Г, Баскаков А.П. Закононерности образования оксидов азота при сжигании углей с налы« выхолен летучих в кипящен слое // Интенсивное энергосбережение в промышленной теплотехнологии. М: ЮИ. 1991. С.177.

7. Методика расчета процесса выгорания топлив, богатых летучими, в псевдооя'.кенноа слое Мунц В.А., Леконцева Ю.Г.,• Федоренко В.Н., Басиаков А.П./v Сибирский физнхо-технический журнал. 1991. Вып.5. С.55-59.

В. Лэкогшеза Ю.Г., Мунц В.А. Закононерности образования оксидов азота при сжигании углей в кипягеи слое // Проблемы эффективного использования электрической и тепловой энергии в машиностроении Узбекистана: Тез. докл. науч.-техн. конф. ташкеит, 1939. С.105-1С6.

9. Леконцева Ю.Г., Мунц В.Л., Баскаков А.П. Динамика образования оксидов азота при сжигании бурого угля, в к::пяззн слое/-' Изз.вуэоэ. Энергетика. 1990.012.с. 100-102.

10. Закономерности вьторания в кипяоем слое твердых топлив с

высоким содергслиех летучих у Леконцева Ю.Г., Федорен-

ко Ю.Н., Мунц В.А., Костылез В.Н. ss ix Юбилейная научно -

техническая конференция УПИ: Тезисы докладов. Свердловск, " 1990. С.4.

условные обозначения с ,с ,с .с*" - концентрации оксида углерода, кислорода

ах

оксидов азота, азотсодержащих летучих веществ в продукта сгорания соответственно, кг^н"; - концентрация кислород

на поверхности частиц, кги*; * - площадь поверхности час тии, и1; б - расход воздуха, п'л;; ь, ьсд - текущая высота высота кипящего слоя соответственно,н; ití - поток азота поверхности частиц, кг/(н2с ); к, км, кыо , кко - констант

х к

скорости химического реагирования углерода, азота топлива пр горении кокса, оксидов азота с углеродон на поверхност частиц, оксида азота с со соответственно, м^х; к° - констант равновесия реакции окисления- азота топлива при горени летучих, н*/кт\ то - начальная касса навески, кг; -г/"- содержа низ азота в исходной топливе, %\ дг^ - доля частиц ланног 1-го потопа в исходной рассевхе топлива; я - универсальна газовая постоянная, кД»^ноль-К); зсд, э - расчетная удельна поверхность частиц в • слое и надслоевои пространстве топи соответственно, и"1; тсл, тч - температура кипящего слоя частицы топлива соответственно, к; тт » О»5-^^"'"'''^ ~ средне арифметическая температура среды и частиц. к; V - нассов; доля продуктов пиролиза соответственно; V0 - теоретичен необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг тог лнва, м3/кг; и , ие - скорость псевдоожиження и витания час™ соотвыгстЕ-.ано, м/с; г - концентрация горючих , г..

а - коэффициент избытка воздух:.; е«р - козК'Иана! реакционного га^ооОнена, 1 ✓ <зд лиффузиоинс

сопротивление поступлению кислорода к частице, с /к; <5, б &1 - тслуияй диг.хетр углеродного ядра, критический дианеч ко"сов1Л частиц, определяан'-а по скорости витания, критгл:-с.\ия диаметр витания частиц исходного утл соетьтственно, т г>н - стехиок-лрачэские коэЗД:)цис[:Т1 равнао 12/32 и 43/52 соответственно; рч, рк - плотное-топл!-в:-м;х а коксовых частиц соотс-.-;ств;н:г.1. кг^м*; т, т

'"преб^ текУ£^е врекя горения, врекя выхода и горения летучих

и врекя пребывания в слое частиц 1-го потока топлива соответственно, с; - относительная . доля выхода мо с летучими, г.; у - доля перехода азота топлива" в га . *

пксако в печать 26.01.94 Формат 6Ск84 1/16

■'.яга Плоская печать Усл.п.л. 1,39

.-изд.д. 1,05 Тираг 100 Заказ 41 Бесплатно

Редакцнонно-издательскай отдел УГТУ-УПИ 520002, Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 8-й учебный корпус галринт УГТУ-УПИ. 620002, Екатеринбург, 7ГТ7-7ПИ, 8-й уч.корпус