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

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХШ1ЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - УПЙ

ЛЕКО.ЧЦЕВА Слил Георпгавза

образование i восстановление оксидов азота т*л стгАпт твердых топтав з кгощв? слое

Спэцнэльпость 05.14.04 - Пртпзкйпзя теплосшргоглха

Авторофора?

дзссортацяя на сокскапиэ учзноЗ стэнзнн кандадатэ тахшгзосяхк паук

- 1 ч . J

. 1

Екатеринбург 1934

Работа выполнена на кафедре проньшенной 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

Запита состоится пЧ " Мйрппсъ 1994 г. в ¡£_ час 00 нин на заседании специализированного • совета (шифр К.063.14.09) при теплоэнергетической факультете Уральского государственного технического университета - УПИ в ауд.^'^Г

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

Автореферат разослан 9€ВРаАй 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент

с7'

Л.К.БАСАНОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Сжигание топлив в кипяшен слое (КС) и циркуляционном кицящем слое (ЦКС) - один' из путей решения задачи уненьшения вредного воздействия энергетического оборудования на окружающую среду. Однако выброси оксидов азота даже при сшгании топлив в КС, в свете жестких экологических требований, еще достаточно высоки. Поэтому актуальный представляется изучение механизма образования оксидов азста 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 кипяшен слое различных твердых топлив. ■ ■

Научная нозизна. ' Установлен гетерогенный механизм образования оксидоэ азота при горении коксового остатка топлив. Окисление азотсодержащих летучих веществ описано суммарной равновесной реакцией. Получены кинетические зависимости процессов образования и восстановления оксидов азота при горении твердых топлив в КС. Аналитически получена и экспериментально подтверждена зависимость доли перехода азота топлива в оксиды ог концентрации кислорода на выходе из слоя и от свойстз 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 опись&зюиая экспериментальные данные.

Практическая .ценность. Предложенная методика позволяет достаточно надежно рассчитывать концентрацию оксидов ззота на

выходе из топочных устройств с КС, основываясь лишь ка известной составе топлива и конструктивных параметрах, а также облегчает выбор технологического режима сжигания топлиз в серийных котлах с ИКС, эксплуатация которых на электростанциях Урала ожидается в недалекой будущей. Результаты работы использованы при создании первого в России котла с ЦКС, установленного в котельной УГТУ-УПИ, и переданы в департаиент Уралэнерго для расчета вьйросов оксидов азота из котлов с ЦКС.

Автор защищает:'

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

- результаты исследований законоиерностей образования оксилов азота при горении летучнх вещаете топлива;

- результаты исследований ;;г?"з;:;;з::а восстановления оксидоз азота в кипяеек слое;

- натенатнческу» нодель образования и восстановления оксидов азота при сьлганни топлив в топочных устройствах с кипящим слоен.

Апробация работн. Основные результаты диссертационной раСопг докладывались и обсуждались на следующих конференциях: "Проблгны эффоктизного использования электрической и тепловой энергии в ме.т-.костроецни Узбекистана" (Так-еит, 1989); п Всесоюзной конференции *'ТеллооС;-:°н в парогенераторах" (Новосибирск, 1ЭЭО); ix ' Юбилейной научно - тех::и1;$ской конференции УЛИ (Свердловск, 1930); III Всесоюзной научной конференции по проблзнзн э:;сргет;;к:! н теплотохиологии КЗИ "Интенсивное энертссСерэкеняе в прокушенной тепяотехнологии" (Кхква, 19Э1); III neaayii3pc>r,::.'j;i конференции по проблемам ЦКС С Наго пя, Япония, 19Э0).

Публикации. Осковныа положения диссертации отражены в 10 печатных работах.

gsi.-'m 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. приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛВДОВАНКЙ Обзор литературы показал, что на сегодняшня лень нет общепринятой методики расчета образования и подавления оксилоа азота (жу в кипяеэи слое (КС), что связано с недостаточным изучением динамических законояерностей зтих процессов. Икеюшеся литературныз дакныэ, подробно анализирующие заьисикость выбросов оксидов азота из топочных устройств с КС от режихньк параметров; горения и свойств топлива, целиком связаны со скиганиен в стационарных топках, в то вреня как изкенение скорости выхода ыо^ в процессе горения одиночной угольной частицы практически не исследовано. Многие авторы подчеркивает связь процессов горения топлива и образования при этон оксидов азота, но ограничиваются в основном ее качественным описаниеи, ' не расснатривая количественные кинетические характеристики. В связи с этин, в настоящей работе основное знинание было уделено решении следующих задач: 1. Изучение дккакики образования оксидов азота одновременно с динамикой горения 'в кипящем слое, отдельных топливных частиц н получение кинетических зависимостей этих процессов.

. 2. Исследование влияния содернания летучих веществ и

азота в топливе на дияанику образования оксидов азота.

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

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

5. Разработка на базе полученных физических представлений инженерной методики расчета образования ко^ в кипяизн слое.

2. ЗКСПЕРЕМЕНТМЬНЫЕ УСТАНОВКИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ '

Динакика 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 им с вваренный в днишэ воздухораспределительным колпачком. В экспериментах контролировались теипература КС электрокорунда фракции 4S0 нкм (или золы с разкерон частиц 2,5 их) и расход воздуха, а такка непрэрьвно изнерялся состав продуктов сгорания с помощью автоматизированной системы сбора и обработки информации. В качестве топлива использовались пять углей: подносковныя бурый, березовский, донецкий антрацит, кузнецкий тсеий, отсев кокса кузнецкого угля и два сланца: эстонский и волиский. для экспериментов отсеивались узкие фракции топлив со средник разнерон частиц 0,8; 1,5; 2,5; 4; 6; 8,5 ми. После прогрева камеры и достижения заданной температуры кипящего слоя проводилась тарирозка

газоанализаторов контрольными снесями. В слой засыпалась навеска топлива фиксированной массы, и одновременно запускалась система. По окончании первичных измерения система выдавала распечатку значения концентраций СО, иох, С02, 02 через заданные интервалы времени. Концентрации продуктов сгорания измерялись газоанализаторами: ГИАМ-5 (СО), Бекнан 931А <№х>, ГИАМ-5И (С02), ДЕТ-В (Ог). Диапазон тенператур КС составлял 500-950 °С.

Выгорание полидисперсных твердых топЛиэ и образование оксидов азота в стационарной режима горения в КС и циркуляционном кипящен слое СЕКС) изучалось на экспериментальной установка, включающей в себя реактор дианетрон 0,14 н и высотой 5,6 я, два циклона ЦН-15, систену подачи топлива и слива золы. В нижней части реактора смонтирована гээорзспрэделительная колпачковая решэтка, а по высоте с. различным ¡загон установлены зачехленньз терколары и неохлажлаеныэ газозаборные трубки. Предусмотрены сопла вторичного дутья и устройство для отбора проб материала слоя. На установка в ходе экспериментов измерялись: текпература, перепады давлений по высоте реактора, расходы воздуха и топлива. Для измерения состава продуктов сгорания по высоте канала использовались описанные выше газоанализаторы.

Первичная обработка данных, полученных при сйшгании навесок небольшой кассы (0,2-2г, ) узких Фракция углей, показала, что в окхслительноя среде оксиды азота образуются синхронно с выгоранием частиц (рис.1): в период горения летучих наблюдается резкое увеличение абсолютных величин концентрация как диоксида углерода, так к оксидов азота (начальные участки кривых 1 >, а на стадии догорания коксового

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

3. ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ ГОРЕНИИ 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 единицы внепней поверхности топливных частиц ложно записать в виде:

к г

где с^® - с0 ✓ (1 ♦ ) , (2)

х а

откуда по нкевкикся экспериментальный концентрациях нох и о2 определялись константы и ь скоростей реакций окислена азота коксового остатка и горения углерода соответственно. Ил зависимости от температуры частицы (рис.З), рассчитанной с учетом ее перагрэва над температурой слоя, аяг.рохсим;;рувтс$ уравнением Арре^иуса Сек. таОл.1)

" кн'в>ер с -е^кгч > к к - ьд-ехр с -мгг|( э. (3)

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

среднения экспериментальных данных при среднем значении е^, 1авнон 101500 кДй^коль, были получены для каждого из углей овые величины предэкспоненциального ннонителя ^ (табл.1), ак выяснилось, пропорциональные содержанию азота ^^ в ¡езэольной части коксового остатка топлкв. Иэ линейной 1ависиности (рис.4) существенно выпадает лишь точка для [узнецкого угля. Представленная на рис.4 зависимость дает юзксжность приближенно определить константу скорости реакции ¡кисления азота, содержащегося в коксовой остатке, практически зля любого твердого топлива по содержанию в кен азота.-

Таблица 1

Уголь кд.М'с к дж Е'нолъ кДй е*'к£>ль. ¡Г^н'-с и**1- и кокс*

Подмосковный 68737 135070 5,85 100393 6,5 0,507

Березовский 39125 131032 12,5 104432 9,64 0,78

Антрацит 8723 117819 10,54 100300 11,34 1,0

Отсев кокса 8808 113174 18,9 100725 20,39 1.6

Кузнецкий ■ 5507 107307 39,2 101174 40,5В 1,76

Полученные в результате обработки экспериментальных данных кинетические зависимости констант горения & и окисления азота коксового остатка послужили основой для разработки катенатическоя подели выгорания кокса в КС и образования при этон оксидов азота. Изменение концентрации оксидов азота по высоте стационарного кипящего слоя за счет окисления азота коксового остатка ножко записать в виде:

dC

no

k»S™- C4>

Интегрирование (4) по высоте слоя приводит к следующему выражению для концентрации оксидов азота на выходе из слоя.

справедливому в условиях избытка кислорода:

ь* 1

Чис° г ; •

Вырагкение (S ), учитывая как свойства топлива (в виде отношения (wie)), гак и режикнка параметры, позволяет записать долю v перехода азота топлива в оксиды при горении коксового остатка в следующей виде:

14

у, И--С V° Ct Л) •£ J0(yw 5 . (6)

к 22

Величина (со-у°)для Kasaoro конкретного топлива не зависит от начальной концентрации со в дутье, поэтону доля vK перехода топлива в оксиды определяется только своястваки топлива и температурой частиц.

4. ОБРАЗОВАНИЕ ОКШЩОВ ¿SOTA ГЕИ ГОРЕНИИ ЛЕТУЧИХ -В качестве расчетной схекы выхода летучих была принята предложенная В.В.Понераицевьм зависиность суикарного количества летучих v,; виаелякшахся-при пиролизе, от врекени горения в следуюаен виде:

v . 2 Ci(w*p[:4 J^f-—-]«)). С?)

о

где тст> - перененная во времени текпература частицы с учетов ее прогрева. Коэффициенты сх, ь ^ и ^ в (?) для различных углей определялись из собственных экспериментальных данных.

Первичная обработка экспериментов по динанике обраэоваки; оксидов азота при горении летучих показала, что доля v

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

14 с-100

45 -я

с. аг , С8 )

"0„ ■

о

о

не зависит от расхода дутья. Это навело на нысль о практически разновесной процессе образования оксидов азота при горении летучих. Обозначая символом с£ет концентрации летучих азотсодержащих веществ (типа .'«3, ни, нем, си и др. ) в пересчете на атомарный азот, упросенно будем предполагать, что итоговая газофазная реакция взаимодействия "летучего" азота с кислородом воздуха является равновесной реакцией с константой равновесия вила

» г

Предполагая далее, что "летучий" азот высвобождается из частицы г.о у.ерэ горения пропорционально уменьсени» ее плотности, связанному, з свои очередь, с долей виделяюиихся во времени летучих <7), запишем выражение для расчета концентрации "летучего" азота при горении навески с начальной массой га :

о

с!УС тЗ

«Зт 10000-о

Вкрзкения <9 > и <10) позволяет по име»2инся экспериментальным данным определить значения константы рэзновесия реакции окисления азота, выаеля»Еогося с летучими, з зависимости от температуры слоя. Оказалось, что данная зависимость, рассчитанная для подмосковного, барезовсхого углеЯ и эстонского. волжского сланцев, подчиняется уразнгня»

снпат ----. <10)

Щ

Ш\~1

со.: % у: %

РисЛ.Лакаккка выхода мох и со2 при горении: 1 - березовского угля, й « 3 кк, ^750°С; 2 - отсева койса, «5-1,5 ки, V,, - еоо°с

50

Гнс.й.Зависиность воли азота топлива, выходявей с детучиик, от V :1 - отсев кокса;2 -антрацит;3 - кузнецкий уголь: 4 - береэовския уголь;5 - под-косковный уголь;6,7 - волкокий н эстонский сланцы

н/с

53-•

^ © 0 го-

10

ч /

Л

4-4

0,5 1,0 1.5 N

'КОКС'10

Рис.3.Зависимость константы ки скорости реакции образования ыох от температуры частицы (обозначения - сн.рис.О

Рис.4.Зависимость от со-лержакия азота в коксовой остатке: 1,2 - подносковный и березовский угли ,з - антрацит, 4 - отсев кокса,

5 - кузнецкий уголь

5 6 3 Ог,%

Рис.Б.Зависикость v от o2, линии - расчет, точки - гкс-перихент; 1,2 - даннла нага-

partsumljsn & Bibbs;

3 - собственные лашшз, подмосковный уголь

W 69 г,С

Рис.б.Лккаяика выхода г-'зк и со прн горении эстонского сланца,шо« 15 т.,& « 8,5 на

I Z Ъ Н k.i

12 3 Н 5 h,n

РКС.7.Пр0фИЛЬ N0* ПО ВЫС0ТЭ

топки с КС прн сжигании углей: 1 - 2 - о; 3 - о (сх. табд. 2, режии КС)

Рис.З.Про£а.гь nox по рисотя топки в рехиках КС и ЦКС прн сгягании антраакта и отсева кокса; 1,2,3 - ИКС, 4,5 - КС (ся. табл. 2)

Аррениуса:

С вхР с - " *тсл (1

причен для различных толлив значения энергии активации е

достаточно близки; средняя величина Еыу » 1203Э кДл^нол Кроне того, обнаружена связь между значения предэкспоненциального иноаителя и долей азота топлив выходяшей с летучкы, а виде

О, «7

- 0.536 ✓ [ К1" еы ' 10000 ] . (1

Приникая экспоненциальное распределение концентрации кислоро по высоте слоя, записей аналитическое выражение для до перехода азота топлива в оксиды при горении летучих

14 £73 о.эзз ехр с-1205э^етэ с^ л 4ст^ го с1па - 1пса - 113]- ¡У'ОООО]

здесь со - начальная концентрация о£ в нормальных условиях.

Суммарная степень превращения у азота топлива в окси при горении топлкв с определенный выходом летучих записывается в виде сунны <6 5 и (13) с учетов доли *>м оксид азота, выходягшх с летучими,

V » с I - V / 100 э + V » ✓ 100. (1

л ь Л «

Ецзаагние (14) поззоляет эшелкть основные факторы, влияюп на величину у: температура слоя, коз-йициент избытка Бсздуха свойства топлива. Расчеты по (14) хоросо согласуются результатами собственник экспериментов и данными друг авторов (рис.5). 5. ШлУЗЛЯЗЯ ОХСЩОЗ АЗОТА ПРИ СЕЯтЫ УГОЛЬНЫ)

ЧАСГЯЦ В УСЛОВШ РЛЮСГАТКА К2СЯОРОДА Первичная обработка экспериментов по скигани» Донецке актрзцэта показала, что увеличение хассы 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 изненения концентрации оксидов азота по высоте кипящего слоя, с учетом восстановления их на углеродной поверхности гсл в процессе горения коксового остатка, можно записать в виде

поз

" „ - 'я Vе., 2СЛ- Ьж> С«о -2СГ (15)

ал 2 я я

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, протекающей на поверхности горясих частиц. Изменение концентрации оксидов азота по высоте слоя при. горения летучих в обиеа случае запишется в виде

з.

rïc

«о

- fie' * к" -с Ъе .~-dh. (16)

nn о I МО КО со I ЫО

г С * * J *

Интегрирование (15 ) и (1S ) по высоте слоя с использованием экспериментальных данных позволяет определить зависимость констант скоростей реакций и ь*^ восстановления оксидов

* к

азота от температуры частиц и расчетной •температуры тш соответственно:

- для антрацита ьно » 5333 • с - S3873 ' етч э, (17 )

»

- для сланца fcj, » 12 - с - 3590В у нтц э, (18)

к

- 6108-охр с - 437S0 / ктя 3. (19)

6. моделирование образования и подавления оксидов азота пре скитании твердых тошшз в топке с кшящим слоем Моделирование 'Выгорания полидисперсного топлива и образования при этом оксидов азота основано на следующих

предполовениях:

- топка условно разделяется ка две зоны горения и образования относительно плотный кипящий слой и надслоевое пространство;

- процесс горения угольной частицы складывается из двух последовательных стадий: выход и горение летучих и догорание коксового остатка, причек неяаннзкы образования нох на этих стадиях суЕественно различны;

- лоток исходного топлива условно разделяется на три: часгииы с разкерок менына дизмэтра витания при плотности исходного топлива, сразу ха после загрузки в топку уносимы« в надслоевое пространство; частицы * с размером больше ко кеныпе диакетра витания <5Кр частиц, имеющих плотность коксового остатка, - они вылетают в надслоевое пространство не сразу, а по иере выгорания; частицы с дианетрои больше <5Кр, поккдащие слой только при догорании до ¿Кр. Для упрощения расчет выгорания данных- потоков ведется по их среднекассовын размерам.

Концентрация оксидов азота в относительно плотном слое

записывается в виде

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

ыо n0 ко мо

XXX и

где скок" рассчитызазтся из (5 > с учеток уменьшения расхода

х

топлива из-за выхода летучих и уноса частиц из слоя; вычисляется в соответствии с <10), где концентрация летучих

азотсодержащих вевест8 с£ет складывается из трех составляющих, соответствующих условному описанному выше разделению исходного потока на три части,

^ ..Л

" ^ЦОООО 1 ]

ас®'00* - уменьшение концентрации оксидов азота за счет

и

восстановления, рассчитываемое в соответствии с <15):

восст , исл

- "ко • • 5СЛ--' (22)

к к * М

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

х

средняя концентрация оксидов азота э объеме слоя.

В нздслоевон пространстве нзйзиокке концентрации оксидов азота определяется их образованием при догорании летучих и коксового остатка, а также восстановлением на поверхности частиц, уносимых из слоя (при отсутствии со),

в + к^03 - СснЛ-— -(23)

К 2 ^ » » Vй

Значение тгкуаэя кснцгитрации ко на высоте и найдется интегрированием (23) с учетом количества образовавшихся оксидов азота в обгенг КС

и

С„о " Ско+ \ ЙСко «•>'• <24)

я Л х

"ел

Расчеты по предлоэгкной модели были прЬведены для различных топяиз: донецкого антрацита. отсева кокса,

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

э реагирования в надслоевом пространстве определялась решением уравнения выгорания угольной частицы

(>¡5 Р„ Лб = - V Л С аъ У с* - * э . (25 >

Л Р о

Наблюдается хорошее соответствие расчетов экспериментальным данным.

Таблица 2

Еещ!1ан^ЕаЕан&1ра_£хаииоЕа2Ного_^щгания_1опл11в

1 Тип режима н Уголь Кратность циркуляции Коэффициент избытка воздуха, Скорость газов, реальная, и у г Расход топлива, кг^ч Тен-пера тура, °С

1 подкосковн. - 1,78 5.85 13,6 950

КС 2 березовский 1,58 6,53 9,2 870

3 береэовский - 1,52 6,78 9,5 900

4 антрацит - 1,44 6,70 10,9 1000

5 отсев кокса - 1,81 5.83 5,3 580

ЦКС 1 антрацит 15 1,60 5,60 9,0 900

2 антрацит 40 1,60 5,60 3.8 890

3 антрацит 15 1,40 6,60 10,8 950

Предложенная модель расчета образования кох в топке с КС была использована для приближенного расчета выбросов оксидов азота при горении твердых топлив в ИКС. Основная трудность в нодезироаанки сжигания в топках с ИКС - разработка гидродинамических закономерностей, не являющаяся целью данной работы. Поэтому расчет осуществлялся с использованием экспериментально найденного распределения плотности потока

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

6 2

г: . — . -. (26)

<5 рч • 100

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

основные результаты работы

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

2. Азот ' коксового остатка топлив окисляется по гетерогенному механизму8 сходному с механизмом горения углерода; степень его превращения в оксиды при сжигании в окислительных условиях определяется соотношением констант окисления азота и углерода. Уточнены значения константы скорости реакции горения и получена зависимость (3) константы скорости реакции окисления азота коксового остатка подмосковного, березовского, кузнецкого углей, донецкого антрацита и отсева кокса кузнецкого угля от температуры частицы. Энергия активации реакции окисления азота составляет 101500 кЛа^оль.

3. Образование оксидов азота при горении летучих' удовлетворительно описывается гипотетической суммарной равновесной реакцией окисления выделяющихся с летучини

азотсодержащих соединений с константой равновесия, описываемой

уравнением (11), и "энергией активации", равной 12089 кЯж-тшль.

4. При самгании топлкв в кипявех слое с недостатков кислорода наряду с образованием оксидов азота происходит их восстановление на поверхности топливных частиц, а также в результате гетерогенной каталитической реакции с со. Температурные зависимости констант скоростей реакций восстановления (17 ),(18 ),(19) подчиняются уравнению Аррениуса.

5. На основе установленных механизмов образования и восстановления оксидов азота на разных стадиях горения топливных частиц разработана кетаяха расчота выхода ыах по высоте топки со стационарный киляшй слоен, позволяющая определить концентрацию оксидов азота как в относительно плотном слое, так и в надслоевок пространстве дая любых типое углей. Данная кетодика позволяет также оценить выбросы оксидое азота из топок с ИКС а достаточно хорош описывает собственные экспериментальные ганкыг и результаты, полученнш другими исследователями.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах: 1. Леконцеза В.Г., Баскаков А.П., Ь5унц В.А. Образование ; подавление и м2о в топках циркуляционного кипяиэг сло-я.уу Теплоэнергетика. 1S93. И.. 4.1. С.73-78. г. Динакика выгорания подмосковного угля в кипявэм слое / Лэкокцева Ю.Г., Баскаков А.П., Мунц В.А.,«еДоренко S.H. / Прокышленная теплотехника. 1Э90. Т.12. ЗЕЗ. С.91-95.95. з. Лехонцева Ю.Г.. Баскаков А.П., Мунц В.А. Образование

подавление no^ и n2o в топках циркуляционного кипяиэго слоя Теплоэнергетика. 1993. Я7. 4.2. С.69-72.

I. The optimum size of particles in circulating fluidixed bed ■furnaces/ Munts V. Л., Baskafcov Д.Р. , Fedorenko Yu.N., Lekomtseva Yu.Q. // In« CFB Techn. III / Ed. P.Basu, M.Horio, M.Has«tant. Pergamon Press, 1991, pp. 365-372.

>'. Мунц В.А., Баскаков'А.П. .Козлова В.г. Кратность циркуляции в топках с циркуляционных кипяшик слоена Теплоэнергетика. 1990. К4. С.30-34.

>. Лекоицева в.Г,- Баскаков A.n. Закононерности образования оксидов азота при сжигании углей с иалын выходом летучих в кипящэк слое ✓✓ Интенсивное энергосбережение в промышленной теплотехкологии. И: MS!, 1991. С.177.

7. Методика расчета процесса выгорания топлив, богатых яетучикя, в псевдоожмзиинон слое / Нунц В.А., Лекоя-■цева Я.Г.,- <?едоренко Ю.Н., Баскаков A.n.ss Сибирский фиэихо-^геиничосхия журнал. 1991. Вып.5. С.55-59.

3. Лекоицева В.Г., Мунц В.А. Закононерности образования оксидов азот.? при сжигании углей в ккпящек слое // Проблемы эффективного использования электрической и тепловой энергии в машиностроении Узбекистана: Тез. докл. науч.-техн. кон$>. Ташкент, 1SG9. С. 105-ICS.

3. Леконцева В.Г., Мунц В.Д., Баскаков А.П. Динамика обраэос:кая оксидов азота при скггании бурого угля в кипяззн слое// Изз.вузов. Энергетика. 1990.!№.С. 100-102.

10. Ззконояерцости ш-торсшия в кипяаэм слое твердых топлив с

3UC0XUM содергги-лэх летучих у Лекоицева В.Г., «сдорен-

ко Ю.Н.,' Мунц в.А., Костьлов в.н. ss ix юбилейная научно -

техническая конвенция УП'Л: Тезисы докладов. Свердловск. 1990. С.4.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ссо,со ,сж> ,с£еТ ~ кончентрации оксида углерода, кислород«

2 К

оксидов азота, азотсодержзких летучих вещзств в продукт; сгорания соответственно, кг^н'; с^00 - концентрация кислород

на поверхности частиц, кг/и"; * - площадь поверхности час тиц. к2; б - расход воздуха, иал;; ь, ьсл - текущая высота высота кипящего слоя соответственно,»; ^ - поток азота поверхности частиц, кг^и'-с); , - констан-

х *

скорости химического реагирования углерода, азота топлива п] горении кокса, оксидов азота с углеродом на поверхнос-частиц, оксида азота с со соответственно, кус; к° - констзн: равновесия реакции окисления азота топлива при гореш летучих, к'-'кг; т0 - начальная масса навески, кг; лГ- содерж; ние азота в исходной- топливе, %\ др^ - ломя ■ частиц панно 1-го потока в исходной рассевка топлива; п - универсалы* газовая постоянная, кД^Дколь-К); зсл, з - расчетная удельн< поверхность частиц в• слое и надслоевои пространстве топ; соотвс-тстЕоино, м-1; тсл, тч - температура кипяавго слоя частицы топлива соответственно. К; тт » 0.5'<тсл+тч> - среди* арифметическая тенлература среды и частиц, К; V - кассов. доля продуктов пиролиза соответственно; V0 - теоретичес: необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг то, лива, к3^кг; п., ив - скорость псевдоожижения и витания част: соответственно, к^с; г - концентрация горючих , "/..

а - коэффициент избытка воздух:.; о^ - коэффицие' реакционного газообмена, '.¡-с; 1 у диф$уэионн

сопротивление поступлении кислорода к частице, с--н; <5К 6, - тсг-.ущкй дигхетр углеродного ядра, критический диаке колсових частиц, опредедяэг.ий по скорости витания. критс.Ч'хг^л диаметр витания частиц исходного уг соответственно, м; у, I» - стехиоиетрические коэффициент равкш 12X52 и «3,32 соответственно; ¿>ч, рк - плотное топя'-зя-их и коксовых частиц состе-.";ствйн:г.\ кг^х*; г, г

тпреб1~ текушге время горения, врекя выхода и горения летучих

и врекя пребывания в слое частиц ;-го потока топлива соответственно, с; - относительная . доля выхода ко с

летучими, у.; V- - доля перехода азота топлива* в n0 . *

щхпсаяо в печать 26.01.94 Формат 60x84 I/I6

(лага. Плоска! печать Усл.п.л. 1,39

,-изд.л. 1,05 Tapas 100 Заказ 41 Бэсдлатно

Редакцпошоиздательск ай отдел ЗТГУ-УШ 620002, Екатеринбург, УГ7У-УШ1, 8-2 учебный корпус тглринт УГГУ-УПИ. 620002, Екатеринбург, ЗГТУ-УШ, 8-й уч.корпус