автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Разработка и совершенствование методов снижения выбросов оксидов азота промэнергетическими газомазутными котлами

РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ .. ПРОМЫШЛЕННОСТИ

I .у . На правах рукописи

ИСАЕВ Владимир Викторович

РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ПРОМЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ГАЗОМАЗУТНЫМИ КОТЛАМИ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1997

Работа выполнена на кафедре Промышленной теплоэнергетики Московской государственной текстильной академии им.Н.А.Косыгина.

Официальные оппоненты:- доктор технических наук,

профессор Ахмедов Р.Б.

- доктор технических наук, профессор Проценко В..П.

- доктор технических наук, профессор Росляков П. В. .

Ведущее предприятие - Научно-исследовательский центр "Экология" объединенного института высоких температур РАН

Заалта диссертации состоится '/Р" апреля 199? г.в/^ час. 00 мин. в аудитории Г-410 на заседании диссертационного Совета Д 053.16.12 Московского энергетического института (технического университета).

Отзывы о работе ( в двух экземплярах, заверенные печатью) просим присылать по адресу: 111250,Москза, ул.Красноказарменная, 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ. Автореферат разослан "¿73 " марта 1997 г. Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 053.16.12 кандидат технических наук, доцент

В.Д.Портнов

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Охрана окружающей среды одна из важнейших проблем, стоящих перед теплоэнергетикой. Паровые котлы ТЭЦ и промышленных котельных, работающие на органическом топливе, являются источником выбросов в атмосферу большого количества токсичных веществ. Особо токсичными компонентами продуктов сгорания являются оксиды азота. Учитывая важность этой проблемы в последние годы проводится большой объем исследований, направленных на снижение выбросов оксидов азота в атмосферу.

Существенный вклад в решение этой проблемы внесли научные коллективы МЭИ, ВТИ, САФВНИИпромгаза, И-та газа АН Украины и др. В настоящее время на котлах большой мощности находят применение ряд технологических методов, позволяющих снижать выбросы оксидов азота до 50-60%. Наиболее перспективным среди этих методов в отечественной и зарубежной теплоэнергетике признано ступенчатое сжигание топлива.

Проблема снижения выбросов оксидов азота котлами малой мощности стоит не менее остро, чем для крупной теплоэнергетики, учитывая большое количество этих котлов и расположенность их, как правило, в густонаселенных районах. В то же время для большинства таких котлов некоторые из методов, успешно применяемых на котлах большой производительности ( например, ступенчатое сжигание), не могут быть технически реализованы, другие же не могут быть рекомендованы к внедрению без их совершенствования, так как основаны на снижении интенсивности топочных процессов и ухудшении технико-экономических показателей котельной установки. Единственным стимулом для реализации таких затратных атмосфероохранных мероприятий для предприятий является только необходимость соблюдения существующих норм ПДВ.

Современный подход к решению проблемы снижения выбросов оксидов азота должен базироваться не на снижении эффективности использования топлива, а напротив, на более эффективном его использовании.

Для котельных оборудованных котлами малой мощности весьма важно так же и то, чтобы реализация атмосфероохранных

мероприятий не была бы связана со значительными капитальными и эксплуатационными затратами, возможна силами персонала котельной, не требовала значительных дополнительных площадей, не сопровождалась появлением побочных негативных явлений экологического характера.

В ряде случаев возникает проблема выбора оптимального метода снижения выбросов оксидов азота из нескольких близких по своим эколого-технико-экономическим показателям методов, что требует разработки специальной научно-обоснованной методики.

Целью работы является разработка новых и совершенствование существующих методов, обеспечивающих эффективное снижение выбросов оксидов азота газомазугными котлами малой мощности при одновременном повышении эффективности использования топлива.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- теоретически обоснован, разработан и экспериментально проверен в промышленных условиях для газомазутных котлов малой мощности метод снижения образования оксидов азота при одновременном повышении КПД котельной установки путем размещения в топке промежуточного излучателя;

- разработана методика расчета снижения выбросов оксидов азота в зависимости от характеристик промежуточного излучателя;

- разработана математическая модель и реализующая ее программа, позволяющая установить оптимальные начальные условия ввода влаги в топку котла с целью увеличения степени снижения генерации оксидов азота и повышения эффективности использования топлива;

- установлено влияние влаги, содержащейся в водомазугной эмульсии, используемой как эффективное средство снижения образования вредных выбросов при сжигании мазута, на параметры и технико-экономические показатели котельной установки;

- разработан эффективный способ химической очистки продуктов сгорания от оксидов азота без ухудшения технико-экономических показателей котельной установки и позволяющий,при необходимости, форсировать топочный процесс без опасения превышения норм ПДВ по оксидам азота ;

- разработана методика выбора оптимального метода снижения выхода оксидов азота при сжигании топлива в газомазутных котлах.

Практическая ценность и внедрение результатов'работы.

Разработан для газомазутных котлов малой мощности метод снижения образования оксидов азота путем размещения в топке промежуточного излучателя с одновременным повышением КПД котельной установки. Предложена методика расчета, позволяю; щая устанавливать зависимость максимальной температуры факела, определяющей концентрацию оксидов азота, от характеристик промежуточного излучателя. Разработаны рекомендации для реализации метода в промышленных условиях. Метод внедрен в промышленной котельной Московской швейной фабрики им. Клары Цеткин.

Разработана математическая модель и программа расчета, позволяющая определять оптимальные условия ввода влаги в топки котлов для снижения образования оксидов азота. Полученные результаты расчетов послужили основой для реализации метода на котлах Глуховского ХБК, Московской ситценабивной фабрики, Московского желатинового завода и других предприятий.

На основании результатов расчетов параметров и показателей работы котельной установки при сжигании водомазутной эмульсии разработано техническое задание на перевод котельной А/О'Трикотажник" .(г.Ивантеевка,Моск.обл.) с мазута на водома-зутную эмульсию с целью снижения вредных выбросов и утилизации замазученных вод, принятое к реализации.

На основе результатов теоретического анализа и экспериментальных данных показана возможность значительного снижения выбросов оксидов азота газомазутными котлами без снижения КПД путем очистки газов промывкой щелочным раствором с добавкой пероксида водорода.

Предложена методика выбора оптимального метода снижения выбросов МОх, которая Управлением топливно-энергетического хозяйства Правительства Москвы признана целесообразной для использования при выборе атмосфероохранных мероприятий для внедрения в действующих районных тепловых станциях, а также проектируемых газомазутных промышленных и комунальных котельных.

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается:

-применением современных методов математического моделирования;

-удовлетворительном совпадении расчетных и экспериментальных данных;

-использованием современных методов измерений и обработки результатов экспериментов;

-экспериментальной проверкой теоретических и расчетных выводов на действующем оборудовании в условиях промышленной эксплуатации.

-Личный вклад автора заключается в непосредственном формировании общих концепций настоящей работы, постановке и непосредственном участии в проведении расчетно-теоретических и экспериментальных исследований, в разработке, создании, освоении и внедрении конструктивных и технологических мероприятий по снижению образования оксидов азота промэнергети-ческими газомазутными котлами.

Автор защищает: -разработанные методики расчета относительной концентрации оксидов азота в зависимости от характеристик промежуточного излучателя; оптимизации начальных условий ввода влаги для снижения генерации оксидов азота при сжигании газа; выбора оптимального технологического метода снижения выбросов оксидов азота промэнергетическими газомазутными котлами;

-результаты теоретических и экспериментальных исследований и разработанные на их основе рекомендации для промышленной реализации;

-метод очистки продуктов сгорания щелочным раствором с добавкой пероксида водорода.

Диссертация содержит изложение и обобщение материалов, являющихся личным вкладом автора работы, в проведении которых участвовали сотрудники и аспиранты кафедры Промышленной теплоэнергетики МГТА им. А.Н.Косыгина: В.В.Попалов, В.В.Зеленов, И.П.Кузнецова, Н.А.Егоров и др.

Автор выражает глубокую признательность заведующему кафедрой доктору технических наук профессору А.С.Охотину за оказанное содействие в выполнении работы.

Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены на следующих совещаниях и конференциях:

- II Всесоюзной конференции "Проблемы энергетики тепло-технологии" (г.Москва, 1987г.);

- Всесоюзном совещании "О мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов в легкой промышленности" (г.Приволжск, 1988г.); -Межвузовской конференции "Теплотехнические проблемы энергосберегающей технологии в текстильной и легкой промышленности" (г. Москва, 1989 г.);

- Всесоюзной научно-практической конференции "Ученые и специалисты - в решении социально-экономических проблем страны"(г.Ташкент, 1990г.);

- Всесоюзной конференции "Проблемы охраны окружающей среды на предприятиях легкой промышленности" (г.Москва, 1991г.);

- VII Всесоюзной конференции по радиационному теплообмену (г. Ташкент, 1991 г.);

- заседаниях секции научного Совета ГКНТ СССР "Теплообмен излучением "Актуальные проблемы теплообмена и охраны воздушного бассейна в теплотехнологии" (г.Усть-Илимск,1990 г., г. Самара, 1991 г.);

Международной научно-практической конференции "Достижения науки и техники в производстве"(г. Москва, 1995 г.);

- Межвузовской научной конференции "Современные проблемы текстильной и легкой промышленности"(г. Москва, РосЗИТЛП, 1996 г.).

Публикации. Основное содержание выполненных исследований, научных, теоретических, экспериментальных и практических разработок опубликовано в 30 статьях и материалах научно-технических конференций, описании к авторскому свидетельству. Результаты исследований и практического внедрения освещены в 10 отчетах по НИР МГТА им. А.Н.Косыгина за 19851994 г. г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 128 наименований и приложений и изложена на 150 страницах ма-

шинописного текста, иллюстрируется 64 рисунками и 28 таблицами. Общий объем диссертации составляет 211 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации показана актуальность работы, дана общая характеристика проблемы, сформулированы основные цели исследования.

В первой главе рассмотрен механизм образования оксидов азота, образующихся при сжигании топлива, и существующие технологические методы снижения их выхода из котельных установок.

Выполненный анализ показал, что на данном этапе развития исследований по снижению выбросов оксидов азота технологические методы как по капитальным, так и по эксплуатационным затратам значительно, в ряде случаев на порядок, экономичнее химических методов.

Наиболее освоенными технологическими методами являются такие, как рециркуляция газов, двухступенчатое сжигание, ввод влаги, применение различных горелочных устройств с пониженным выходом оксидов азота. Из анализа результатов исследований по образованию N0,, следует, что основная доля в общем объеме их выхода при сжигании газа и мазута в промэнергетиче-ских котлах приходится на термические N0, концентрация которых определяется, главным образом, двумя факторами: максимальной температурой факела и концентрацией свободного кислорода, т.е. коэффициентом избытка воздуха. Снижение эмиссии N0 за счет уменьшения свободного кислорода возможно путем применения ступенчатого ступенчатого топлива, что довольно успешно применяется на котлах большой мощности. Однако реализация этого метода на котлах малой производительности (типа ДЕ, ДКВР и т.п.) представляет существенную техническую трудность из-за конструктивных особенностей их топочных устройств и недостаточно высокого уровня их обслуживания. Исходя из этого, наиболее реальным средством воздействия на генерацию оксидов азота с целью снижения их выбросов для про-мэнергетических газомазутных котлов является температурный фактор. Зависимость концентрации N0 от температуры имеет экспоненциальный характер и поэтому отношение N0/ ДТ придТ

= const будет возрастать с увеличением Ттах. Это значит, что при достаточно высоких температурах в зоне активного горения газа и мазута относительно небольшое (на 50-70°С) снижение Ттах факела может дать существенный эффект в снижении концентрации NOx.

Сравнительный анализ некоторых способов воздействия на максимальную температуру факела, приемлемых для реализации в промэнергетических котлах, по ряду характеристик, влияющих на технико-экономические показатели котельной установки, показал, что с целью снижения образования NOx наиболее целесообразным представляется применение ввода влаги в зону горения и интенсификации теплообмена в топке. Ввод влаги в зону горения связан со снижением экономичности работы котельной установки. Следовательно, требуется установить зависимость технико-экономических показателей установки от количества влаги и разработать алгоритм, позволяющий определять оптимальные условия ее ввода, что позволит достигать необходимого уровня выхода NOx при минимальном снижении экономичности.

Воздействовать на температурный уровень в зоне горения без снижения технико-экономических показателей котельной установки возможно путем интенсификации теплообмена между факелом и тепловоспринимаюшими поверхностями топки. При этом задача состоит в том, чтобы способ интенсификации не был сопряжен со значительной реконструкцией топки и не сопровождался бы побочными негативными эффектами экологического характера.

В ряде случаев возникает необходимость в обеспечении более глубокой очистки газов от NOx, чем этого можно достигнуть применением технологических методов. В связи с этим является актуальной разработка химических методов очистки газов от оксидов азота с использованием доступных, относительно дешевых химических реагентов.

И, наконец, существование нескольких, как показывают результаты исследований, близких по эколого-технико-экономическим показателям технологических способов ставит задачу о необходимости разработки методики, позволяющей выбирать оптимальный способ снижения выбросов оксидов азота из ряда альтернативных.

В конце главы сформулированы задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке и исследованию метода снижения концентрации оксидов азота за счет интенсификации теплообмена между факелом и тепловоспринимаюшей поверхностью топки. Из сравнительного анализа различных возможных способов интенсификации теплообмена за счет увеличения тепловоспринимаюшей поверхности топки или излучающей способности факела наиболее целесообразным признано размещение в зоне активного горения твердого тела или системы тел, так называемого промежуточного излучателя. Роль промежуточного излучателя состоит в том, что воспринимая тепло от высокотемпературных продуктов сгорания и имея в отличие от газов непрерывный спектр излучения, он переизлучает воспринятое тепло с большей интенсивностью, чем газы, на радиационные поверхности нагрева топки. Преимущество метода в том, что он не требует реконструкции топочного устройства и не вызывает негативных последствий экологического характера.

В диссертационной работе разработана методика, включающая математическую модель и реализующую ее программу для ЭВМ, позволяющая устанавливать зависимость между Ттах факела, а следовательно, и концентрацией N0^ и основными характеристиками промежуточного излучателя.

Для оценки снижения образования термических N0 за счет снижения Ттах факела принято допущение, как предложено П.В.Росляковым, что Скто/ [Ско]р =т/тр. где Ск;0; [Скт0]р - концентрация N0 на выходе из зоны максимальных температур и равновесная концентрация при Ттах; - -время пребывания реагирующих веществ в зоне реакции и время достижения равновесной концентрации. Допуская, что время пребывания реагирующих веществ в зоне реакции при введении в факел излучателя остается практически неизменным, а также согласно теории Я.Б.Зельдовича, что

г

(1)

Г /•> 1 .гГр--р.- I 1и/->и)

Кло \р =4,6-Со2 ехр^--

Г 107504!

имеем С,чо =

Г;

67500 67500

(3)

где индексы 1 и 2 относятся соответственно для топки без излучателя и для топки с излучателем.

Максимальная температура факела в формуле (3) может быть выражена через адиабатическую температуру горения Та и температуру газового потока на выходе из топки Т"г так, как это предложено А.Г.Блохом, из уравнения теплового баланса слоя факела для одномерной схемы процесса

Принимая за Ттах среднеинтегральную температуру газов в сечении ядра факела, которая на основании опытных данных наблюдается на уровне расположения горелочных устройств, после разделения переменных и интегрирования уравнение (4) приобретает вид

Дальнейшее решение задачи сводится к определению Т"т при размещении в факеле промежуточного излучателя в зависимости от его характеристик, и в частности, от площади поверхности и излучательных свойств.

Температура газов на выходе их из топки определяется путем совместного решения уравнений теплового баланса топки без излучателя и с излучателем, выражаемого уравнениями (при условии, ЧТО О} = <Р2 )

где 0Л1 и <3л2 - тепло передаваемое от факела поверхностям топки; (}т - полезное тепловыделение в топке; Н"[ и Н"2 - энтальпия газов на выходе из топки; 0изл - тепло, передаваемое поверхности топки излучателем; »] и ф2 - коэффициенты сохранения тепла.

(Зд, и Н"! определяем из расчета топки согласно существующей методике расчета котельных агрегатов. Тепловосприятие поверхностей топки при размещении в ней излучателя определяем по формуле

- В -V, Сг ёТ = сто&г Тс1Р ,

(4)

(5)

0\г+0изл = <Рг{йт ~ нг),

(6) (7)

(2л,

^Оо цгМЦТъа

(8)

задаваясь температурой Т"т.

Поток результирующего излучения между излучателем и лу-чевоспринимающей поверхностью топки при условии Р1Ш« Рст в соответствии с методом сальдо можно представить в виде

Принято, что поверхность излучателя является изотермической, температура которой связана с Ттах факела соотношением Т,ш= К- Ттах (где К = 0,8-0,9 согласно данным И.Я.Сигала).

Поскольку теплоемкость газов, определяющая их энтальпию Н"2, является функцией неизвестной температуры Т"т, задача решается методом итерации. Для решения поставленной задачи разработана программа расчета на ЭВМ, позволяющая рассчитать максимальную температуру факела, степень интенсификации теплообмена в топке и относительную концентрацию N0* в зависимости от относительной поверхности и излучательной способности промежуточного излучателя. Результаты расчетов, реализованных на ЭВМ по разработанной методике для серийного котла ДКВР-4-13, работающего на природном газе, представлены в виде графиков на рис.1 и 2.

Введение в зону горения излучателя с площадью поверхности Р=0,1 приводит к интенсификации теплообмена на 2,5% при средней для принятого интервала степени черноты излучателя = 0,82 (рис.1а). Указанное увеличение теплоотдачи от факела к поверхностям топки способствует снижению максимального уровня температур на 50 К (рис.16) и на 13 К температуры на выходе из топки (рис.1в),что согласно формул'е (3) приведет к снижению концентрации N0* примерно на 30-40% (для случая сжигания газа в котле ДКВР-4-13 при принятых в расчете исходных данных,рис.2) и удовлетворительно коррелирует с результатами опытов, представленными ниже.

(}изл = [(ТКзл/100) ^ _ (Тст /100 ) ]< Ризл С,

(9)

3 2 î

0 • тгУ

14 Oô

то то

a)

S*

Q04

Л -2 -3

4J

0,08 FUÎA.

4 fi fr

-—^

OM

0,08

1/1Л.

ТтагК

У980

то

1900

В)

\ N <

N

I й

О ом 0,08 Яза

Рис. I оависимость интенсификмрн! теплообмена (а) максимальной температуры факела (б! и температуры газов на выходе из топки (в) от характеристик излучателя I -£= 0,99; 2 -¿= 0,905; 3 - £ = 0,82;

4- £ = 0,735; 5 - £ -0,65

1.0

0.8

0.6

0.4

1.0 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 Тта

таи

Рис.2. Зависимость относительной концентрации оксидов азота от Т^. факела при размещении излучателя в топке (Ттахо = 2010К при отсутствии излучателя).

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию промежуточного излучателя на образование оксидов азота. Исследования проводились на установке, схема которой представлена на рис.3. Камера сгорания внутренним диаметром 0,15 м и длиной 1,0 м оборудована системой отбора газов и измерения температур в пяти сечениях по длине камеры. Определение содержания оксидов азота выполнялось с помощью прибора "Эвдиометр-1", а анализ газов на содержание продуктов полного сгорания на хроматографе "Хром-5". В качестве промежуточного излучателя устанавливались по оси камеры поочередно по одной керамической трубке (ё=15мм) разной длины с относительной поверхностью И = Ризл/ Рк - 0,03; 0,062; 0,092. Интенсивность теплообмена в камере оценивалась методом калориметрирования и по разности между располагаемым теплом и энтальпией продуктов сгорания на выходе из камеры. В качестве топлива использовалась пропано-воздушная смесь и керосин. Основные результаты исследований при сжигании газообразного топлива представлены в виде графиков на рис.4 и 5.

Наличие в факеле излучателя приводит к интенсификации теплообмена и в тем большей степени, чем больше его поверхность, расположенная в зоне высоких температур. Так, при Ризл= 0,092 тепловосприятие камеры возросло приблизительно на 4% (рис.4 ,а).

1 - камера сгорания; 2 - горелка; 3 - баллон пропала; 4 - компрессор; 5 - ресивер; б - холодил 7 - эл.запальник; 8 - ротаметри; 9 - термопары; 10 - гаэоотборные трубки; II - $отодатчик; 12 - змеевик; 13 - холодильник; 14 - насос; 15 - излучатель; 16 - прибор контроля пламени; 17 - .У-оброзный манометр; 18 - вентиль; 19 - бачок жидкого топлива; 20 - потенциометр КСП-4.

Л)

я 2.0

у

У

У

/О'

0.08

0.2 0.6 ОЛ

С-м/смия камень,

Алл.

О

. ом

0.08 Ги^л.

Рис.4 Зависимость интенсификации теплообмена (а), Тма* факела (б) и концентрации//О* (в) от относительной поверхности излучателя

гтх /о

о■ Ф $о- а/3«//о

Рис.5 Снижение максимальной концентрация ЬЮ, от увеличения интенсивности теплообмена

Это в_свою очередь, повлекло_за собой снижение Ттах на 20К при F1I3J1=0,03 и на 40К при FHM = 0,092 (рис.4,б). Интенсивность снижения Тщах имеет в данном случае тенденцию к уменьшению с увеличением FHX1 вследствии увеличения доли поверхности излучателя, выходящей за пределы зоны наиболее высоких температур. Снижение Т^ факела при размещении в нем излучателя приводит к снижению образования NOx. Изменение относительной концентрации NOx по сечениям камеры в зависимости от FU11 представлено на рис.4,в. и в зависимости от изменения тепловосприятия камеры горения AQ на рис.5.

Размещение в камере горения излучателя при сжигании керосина также привело к снижению образования NOx, однако, в меньшей степени, чем при сжигании газа. Это можно объяснить тем, что излучателъная способность факела ЖТ выше, чем газообразного, а следовательно, и относительная величина интенсификации теплообмена от введения в этот факел излучателя будет меньше.

Таким образом, результаты экспериментов подтвердили эффективность использования промежуточных излучателей как способа интенсификации теплообмена между факелом и тепло-воспринимающими поверхностями камеры, а следовательно,и снижения концентрации NOx в продуктах сгорания.

В четвертой главе изложены результаты исследований влияния промежуточного излучателя на эмиссию NOx в условиях промышленной эксплуатации котла ДКВР-4-13, работающего на природном газе. Влияние излучателей на теплообменные характеристики факела и образование в нем оксидов азота оценивалось по результатам сравнительных опытов 3-х серий: без промежуточного излучателя (базовый вариант); с излучателем в виде металлических стержней, ориентированных вдоль оси факела; с излучателем в виде керамических трубок, ориентированных поперек оси факела.

В процессе экспериментов производилось измерение температур газоотсосной платинородий-платиновой термопарой и отбор газа на анализ в шести сечениях по длине факела. Анализ газов на содержание продуктов полного и неполного сгорания производился на хроматографе "Хром-5", а на содержание NOx на "Эвдиометре-Г.

В результате опытов установлено снижение температурного .уровня в топке и концентрации оксидов азота в продуктах сгорания при размещении излучателя в факеле. При этом установлено, что эффективность использования расположенных вертикально керамических трубок значительно выше, чем металлических стержней с такой же суммарной поверхностью с горизон-

Рис.6. Изменение концентрации оксидов азота по длине факела

О - без излучателя; О - с металлическим излучателем; • - с керамическим излучателем.

Результаты исследований показали возможность значительного снижения выбросов л/0хпри размещении в топке котла излучателей и повышения его КПД.

Сформулированы основные положения,которые могут

оказать практическую помощь как при разработке излучателей к существующим горелочным устройствам, так и при создании новых горелочных устройств, одним из составных элементов которых является промежуточный излучатель.

Пятая глава посвящена определению оптимальных условий ввода влаги в топки газомазутных промэнергетических котлов для снижения образования оксидов азота. Физической основой метода является отвод тепла в зоне горения на испарение капель воды и перегрев образовавшегося пара до максимальной температуры продуктов сгорания в факеле. Наибольшая эффективность влияния воды на снижение концентрации ЫОх может быть достигнута при воздействии ее на относительно узкую область факела по обе стороны от плоскости Ттах, в которой протекает эмиссия основной доли термических N0. При определенных условиях может наблюдаться проскок части неиспарившейся воды в виде наиболее крупных капель за заднюю границу образования N0. Эта часть влага, не оказывая влияния на эмиссию N0, окажет негативное влияние на процесс горения и экономичность котельной установки и тем в большей степени, чем больше будет доля таких капель в общей массе распиливаемой воды.

Начальные параметры ввода воды (количество, дисперсность, распределение капель по крупности) должны удовлетворять условию полного испарения ее в пределах заданного участка факела, определяемого местоположением температурного максимума^ условиях конкретного температурного поля.

Решение подобной задачи экспериментальным путем в промышленных условиях, отличающихся большим разнообразием, представляет значительную сложность и поэтому более целесообразно решить задачу аналитически.

Аналитическое решение задачи сводится к отысканию зависимостей, устанавливающих связь между распределением температуры по длине факела, продолжительностью участка полного испарения капель воды и входными параметрами распыливаемой воды. Характер распределения и уровень температур в пределах камеры горения при сжигании топлива и впрыске воды определяется комплексом следующих одновременно протекающих процессов: тепловыделения от сгорания топлива, теплообмена газо-

вого потока с окружающей средой и расхода тепла на испарение влаги. Решение сформулированной задачи может быть получено из решения уравнения переноса энергии, в котором должны найти отражение все вышеперечисленные процессы. При решении задачи приняты следующие допущения. Рассматриваем задачу как гидравлически одномерную. Воду считаем инертным компонентом, т.е. не учитываем влияние ее на химическую кинетику процесса горения и образования N0, не учитывается также коагуляция и дробление капель в газовом потоке. Поток полидисперсных капель воды рассматривается как сумма нескольких монодисперсных потоков. Скорость капель воды на участке факела от начального сечения до ядра факела принимаем постоянной. В пользу этого допущения свидетельствуют данные Б.В.Канторовича, согласно_которым в неподвижном воздухе при приведенной длине струи Lc< 300 скорость распыленной струи воды W = Wo/W = 1,0. Принимаем, что тепло, необходимое для испарения, подводится к капле воды посредством конвективного теплообмена, что вполне согласуется с расчетами Годсейва, согласно которым, даже при температуре пламени 2000К и диаметре капли 1,4 мм передача тепла излучением достигает лишь 20% от полного количества тепла, поступающего к капле. Так как диаметр капель достаточно мал, окружающая среда неподвижна, число Нуссельта относительно капли принимаем равным 2.

За основу выгорания топлива в потоке принята закономерность потребления кислорода, т.к. кислород до вступления в химическую реакцию не претерпевает никаких химических превращений, а следовательно справедливо соотношение

(1-Ь) = а(1-С/С0), (10)

где а - коэффициент избытка воздуха, b -относительное количество несгоревшего топлива, С0,С - начальная и конечная концентрация кислорода.

Согласно экспериментальным данным изменение концентрации С>2 по длине факела на участке, соответствующем выгоранию 85-95% топлива, можно представить зависимостью вида

С = С0 е"га'*, (11)

где т* - коэффициент интенсивности выгорания топлива, который в первом приближении можно принять для зоны активного

горения постоянным, что подтверждается данными Б.В.Канторовича и В.М.Иванова.

С учетом изложенных выше допущений математическую модель рассматриваемой задачи можно представить в виде системы следующих уравнений

с(Вп-Вг)_ <{ргКгСр7) | 1ь-Мв) . -(Г-7Ц с1х с1х ёх КГ '

-6.

'-¿-\рвт^ажй}{Т-Тк)йт, (13)

6 )

мВо = Л'а, + мВо. + Мво>+"+...+Мв% = Xмв), (14)

где р„ Wг , Ср, Т - плотность, скорость, теплоемкость и температура газов в рассматриваемом сечении; - тепловой эффект реакции горения топлива; Вт0 , Вт - секундный расход топлива, проходящего через 1м2 начального и текущего сечения: Мво , Мв - секундный расход воды, проходящей через 1 м2 начального и текущего сечения; ЛЬ - разность энтальпий пара при Тф и воды с начальной температурой при впрыске; а= ак+аЛ - суммарный коэффициент теплообмена среды с поверхностью стенок, ограничивающих объем горения; 11г - гидравлический радиус реакционного объема; с1, - текущий диаметр капли. Так как, основным видом теплоообмена между факелом и тепловоспринимающими поверхностями топки является лучистый теплообмен, т.е. ал>>а, третий член правой части уравнения энергии (12) можно представить в виде

а = (Г-Гст)/Яг=9/Яг> (15)

где q - плотность теплового потока от факела к поверхностям камеры

д = сг5е

юоу и оо;

(16)

Член уравнения энергии, учитывающий затраты теплоты на испарение воды, после некоторых преобразований можно представить в виде

= С7)

где & - относительная доля капель диаметром <1, .

Сравнение величин комплекса (рг№гСр) для сечений факела газообразного топлива Х=Хо и Х=Хтк показал, что расхождение между ними не превышает 15-20% , что дало основание допустить р^С^согт.

Произведя преобразования уравнения энергии (12) с учетом (11), (15) и (17) и выделив комплексы, окончательно представим его в следующем виде

йТ ^

ах

-а2 + а3е , (18)

гдеа , ЗЛ/^А/г • Д|_ Ч _ 0.'Вт,Р^

При принятом допущении о постоянстве скорости капли \УК на участке от X = Х<, до Х=Хтах справедливо соотношение т=ХЛУк и тогда уравнение (13) после некоторых преобразований можно представить в виде

= м (19)

Лх РвгП'к * к>-

Решение предлагаемой математической модели реализуется по разработанной программе расчета на ЭВМ. Предлагаемая модель позволяет получить распределение температуры газового потока на участке выгорания основной массы топлива при сжигании газа, а следовательно, и выделить участок факела, соответствующий зоне интенсивного образования N0, задняя граница которой, согласно экспериментальным данным, проходит по сечению факела, соответствующему Ттах газового потока. Данные же по динамике испарения капель воды, полученные в результате расчета, дают возможность установить максимальный начальный диаметр капель с!тах, которые испарятся в пределах зоны образования N0, что является оптимальным условием впрыска воды, т.к. завершение процесса испарения капель за пределами указанной зоны не влияя практически на эмиссию N0, приведет к ухудшению технико-экономических показателей котельной установки.

На рис.7 в качестве примера представлено распределение сечений факела, соответствующих полному испарению капель воды в зависимости от их начального диаметра, при сжигании газа

в топке котла ДЕ-25-14ГМ и выделены на основе анализа распределения температур зона интенсивного образования N0.

Из графика следует, что для рассматриваемого случая с1тах, обеспечивающее полное испарение воды в пределах зоны образования N0, составляет 1,2 мм.

си<5//0?о о<3/><2--, 3 с^амиЛ Ж?

Результаты экспериментальных исследований условий ввода влаги в промышленных условиях подтверждают основные положения аналитических исследований. Схемы ввода влаги в топочный объем и зависимости концентрации М0Х от водо-топливного отношения g представлены на рис.8.

Наибольшая эффективность воздействия влаги на снижение эмиссии N0 была достигнута при вводе ее по схеме

Рис.7 Распределение сечений факела, соответствующих полному испарению капель воды в зависимости от их начального диаметра.

(в), что объясняется тонкодисперсным распыливанием и полным совпадением углов раскрытия факелов топлива и воды, обеспечивающими полное испарение воды в зоне активного образования N0.

В ходе экспериментов оценивалось также влияние агрегатного состояния вводимой в топку влаги на эффективность снижения концентрации М0Х.

Результаты экспериментов показали, что при впрыске как воды, так и пара приблизительно в равных количествах наблюдалось практически одинаковое снижение концентрации N0*. Несмотря на то, что суммарный отвод тепла от факела при вводе влаги в жидкой фазе должен быть большим, чем при вводе ее в виде пара, отсутствие влияния агрегатного состояния на концентрацию >ЮХ можно объяснить выпадением части капель воды из зоны образования N0 и невозможностью обеспечить столь равномерное ее распределение по объему факела, как при вводе пара.

Г VI \

Л/ [ > '

\1Щ\/

/ \ \у

ifj^

0.8 0.6 di аг о

т

I -BOJO.

а

Pu

W )

,у/ L А.

О

0.1 0.2. 0.3

0.8 0.6 ОЛ

иг о

X

S

\

л *

\

■ -eoja

; -пар i

0.8 Об ОЛ

о.г

о

О 0.Î 0.2 0.5

Во д о т о п л и в и о е отношение,^ кг вл/кг топл.

Рис.0. Схемы ввода влаги и зависимость концентрации /VÍ?/ от водотоиливпого отношения ( а - Бабкок-Вилысокс, б - ДЯ-25-14Ш , ДКВР -10-13 )

ы

ч

Одной из задач работы являлось оценка влияния влага на технико-экономические показатели котельной установки. Для котлов мощностью до 20 МВт при сжигании газа при постоянном значении с^ и при водотопливном отношении в<0,3 кг влаги/кг газа потери тепла с уходящими газами Я2, расход топлива В, расход эл.энерпш на привод тягодутьевых устройств V/ в зависимости от количества вводимой в топку влаги для приближенной оценки можно представить в следующем виде

Чг = Чю + ^ . (20)

где а=0,3; ¿=3,3-109; с=7 /7=0,54: га=10.

При реализации впрыска влаги обязательным условием, исключающим снижение КПД котельной установки является наличие контактного экономайзера.

На основании анализа результатов численного эксперимента показано, что эффективным методом комплексного решения проблемы борьбы с загрязнением окружающей среды вредными выбросами прй использовании мазута в качестве топлива является сжигание его в виде водомазугной эмульсии. При влажности ВМЭ 15-18% снижение концентрации NOx составит 50-60%. Использование для приготовления ВМЭ замазученных вод позволит решить проблему их утилизации и компенсировать некоторый дополнительный расход топлива, затраченный на испарение дополнительной влаги.

Разработана технологическая схема реализации метода в промышленных условиях.

Шестая глава посвящена разработке химического способа удаления оксидов азота из продуктов сгорания топлива. Технологические методы позволяют снизить выбросы NOx до 50-60%, что,однако, не всегда обеспечивает нормы ПДВ. Кроме того, для промышленных и бытовых котельных, расположенных вблизи жилых и промышленных зданий, остается проблема снижения концентрации N02, учитывая, что ПДКмо2 < ПДК^о в 7 раз и содержание их в смеси (NO+NO2) возрастает с уменьшением производительности котла. Очистку газов от NO2 возможно осуществить путем контактирования их с раствором щелочи, на-

B=B„(\+-bgm), W=W0(\+ag),

(21) (22)

пример, NaOH. Химическая сущность процесса в этом случае представляется следующим образом.

2N02+20H' =N0"2+N0"3+H20, (23)

Нитрит-ион N02 в щелочной среде может играть роль как восстановителя

2NO'2+4H2CH-6e' = N2+8 ОН" ; Е°=0,41 в, (24)

так и окислителя

NO'2+2 ОН" - 2 е- =NO j+HjO , Е°=0,01 в, (25)

Ниже оценивается возможность взаимодействия нитрит-иона N0*2 с N0. Если N0 выступает в роли окислителя

2 N0 + 2 Н20 + 4 е" =N2 + 4 ОН", Е° = 0,85 в, (26)

то возможна реакция

2 NO"2 + 2 N0 = 2 N0"3 + N2> ДЕ = 0,84 В. (27)

Если же N0 играет роль восстановителя N0 + 2 ОН" - е" = NO", + Н20 , Е° = -0,46 в, (28)

то возможна реакция

6 N0 + 4 ОН" = 4 N0"2 + N2 + 2 Н20 , ДЕ = 0,87 в. (29)

Следовательно, обе реакции (27) и (29) равновероятны. В этом случае реакции (23), (27) и (29) в качестве суммарной представляются в виде

2 N02 + 8 N0 + 6 ОН" =3 N0"2 + 3 N0"3 + 2 N2 + 3 Н20 . (30)

В случае, если N0 играет роль только окислителя, то из уравнений (23) и (27) суммарный процесс описывается уравнением

2 N02 + 2 ОН" + NO"2 + 2 N0 = N0"3 + Н20 + 2 N0'3 + N2 . (31) Если же N0 играет роль только воостановителядо из уравнения (23) и (29) суммарный процесс описывается уравнением 2 N02 + 6 ОН" + 6 N0 = 5 N0'2 + N0'3 + 3 Н20 + N2. (32)

Из трех суммарных реакций (30) - (32) наиболее вероятной является реакция (30), так как она соответствует наименьшему соотношению NOj/NO, что реально для продуктов сгорания котельных установок. Суммарная же степень очистки газов от N0X будет определяться, главным образом, концентрацией NÔ2 и для котлов мощностью до 10 МВт не превысит 30%.

Эффективность связывания NOx может быть значительно повышена, если предварительно или в процессе обработки продуктов сгорания щелочным раствором осуществить окисление N0 в N02 .

В качестве окислителя можно использовать пероксид водорода Н202, добавляя его в раствор ИаОН.

В щелочной среде пероксид Н:0: являясь окислителем Н;0: + 2 е = 2 ОН", * (33)

окисляет N0 в N0? согласно реакции

N0 + 2 ОН" - е" = N0", + Н:0 . (34)

Суммарная реакция перехода N0 в N02 представляется в виде

2 N0 + 2 ОН' + Н:0; = 2 N0": + 2 Н;0 , ДЕ = 1,34 в. (35)

Эта реакция пойдет с высокой активностью, т.к. ее ДЕ=1,34 в.

В этом случае при увеличении концентрации N02 в смеси, т.е. при повышении соотношения ТчОз/Т^О процесс нейтрализации Ы0Х может протекать уже по трем реакциям (30), (31), (32),что приведет к значительному повышению степени очистки продуктов сгорания от N0*.

Результаты теоретического анализа получили экспериментальное подтверждение.

Контактированию с раствором №ОН и раствором (№0Н + Н202) как путем барботажа, так путем орошения подвергались продукты сгорания пропано-воздушной смеси, сжигаемой в камере сгорания экспериментальной установки, приведенной на рис.3. Результаты экспериментов представлены на рис.9.

Са/Ох

0,8 ОЛ О

V *

\ \ ---£

\ н

О

¿0 20 [А/аОф/л

Рис. 9. Изменение относительной концентрации Ы0Х в зависимости от концентрации ИаОН и Н202 в растворе 1 -раствор НаОН, 2 - раствор Ш0Н+Н202 0,Х -барботаж, - орошение.

Максимальное снижение концентрации МОх при контактировании продуктов сгорания с раствором К'аОН, без добавления пероксида водорода составило 25-30% (кривая 1), что соответствует расчетным данным, полученным по уравнению (30) при концентрации Ы02 в продуктах около 5%. Добавление в раствор №ОН концентрацией 20 г/л Н202 в количестве 4 г/л позволило снизить концентрацию МОх за счет окисления N0 в М02 согласно реакции (35) примерно на 75% (кривая 2).

Полученные результаты подтверждают высокую эффективность предлагаемого метода очистки газов от НОх . Кроме относительно высокой эффективности достоинством метода является то, что он основан на использовании вполне приемлемых как по экономическим,так и техническим возможностям химических реагентов. На ряде предприятий, оборудованных промышленными котельными, как например, на отделочных фабриках по производству тканей, указанные реагенты используются в большом количестве в основном технологическом процессе. Это устраняет проблему специальной доставки, хранения и приготовления применяемых для очистки газов от ЫОх реагентов.

Результаты исследований позволили разработать технологическую схему установки по очистке газов предлагаемым способом для типовой промышленной котельной. Реализация образующихся нитритов и нитратов, представляющих ценное удобрение, позволит в значительной степени компенсировать расходы на приобретение реагентов и эксплуатационные расходы по обслуживанию подобной установки.

Достоинством этого метода является то, что, во первых, он не влияет на КПД котельной установки и, во-вторых, благодаря высокой степени очистки газов позволяет при необходимости форсировать работу котла, не опасаясь превышения норм ПДВ.

В седьмой главе предлагается методика выбора оптимального способа снижения выбросов >ЮХ из нескольких близких по эко-лого-технико-экономическим показателям способов, которая может использоваться на стадии разработки технического задания на проектирование и реконструкцию газомазутных котельных. Использование для этой цели годового чистого экономического эффекта согласно "Временной типовой методике определе-нияэ ффективности осуществления природоохранных мероприятий... Я=Р-3 (где Р - эффект снижения ущерба от выбросов , 3-

затраты на реализацию природоохранной технологии) имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, эффект от предотвращенного экологического ущерба (Р) является величиной весьма условной, не имеющей четкого стоимостного выражения, т.к. складывается из снижения расходов на здравоохранение, недовыпуск продукции заболевшими членами общества, коррозии сооружений и оборудования, ухудшения биологических элементов природы и ландшафтов и т.п. из частных критериев, большинство из которых не связаны непосредственно с эффективностью работы анализируемой системы.

Во-вторых, использование данного обобщенного критерия в условиях постоянно меняющихся цен на энергоносители требует постоянной корректировки ряда показателей, входящих в модель расчета, что создает определенные трудности.

Одной из задач работы явилось разработка методики выбора предпочтительной альтернативы, лишенной указанных выше недостатков.

В предлагаемой методике каждая альтернатива характеризуется двумя обобщенными критериями, условно названными "полезностью" системы и "платой за полезность".

Методика предусматривает следующие основные действия, необходимые для решения задачи выбора:

- формирование понятия "полезности" и "платы за полезность" применительно к сопоставляемым системам;

- выбор частных критериев полезности и платы за полезность;

- представление полезности и платы за полезность как функции частных критериев;

- составление матрицы оценок;

- вычисление полезности и платы за полезность для всех альтернатив;

- построение поля выбора.

Главной задачей математической модели является установление функциональной зависимости обобщенных критериев от частных критериев, которые по их влиянию на целевую функцию можно разделить на целевые, специальные значимые и общие значимые.

К первой группе относятся те параметры, которые непосредственно влияют на полезность системы.

Ко второй группе относятся параметры, свойственные именно данной технической системе и неприменимые к система другого типа. В эту группу параметров следует включать наиболее важные, от которых может зависеть предпочтение одного варианта другому.

И, наконец, к третьей группе должны быть отнесены параметры, присущие всем рассматриваемым системам, которые не влияют непосредственно на целевую функцию, но также могут повлиять на выбор предпочтительной альтернативы. К этой группе отнесены характеристики систем, которые выражаются лишь в качественной форме (надежность, долговечность и т.п.)и характеристики, не влияющие на функционирование системы (стоимость изготовления, обслуживания и т.п.). Эти частные параметры не могу входить в обобщенные критерии.

Свойства системы, отображаемые критериями данной категории, хотя и являются важными, но все же не могут рассматриваться как решающие при выборе предпочтительной альтернативы.

Полезность системы представляет собой некоторую количественную характеристику выполнения системой своего функционального назначения. Формирование понятия полезности системы, как обобщенной ее характеристики, осуществляется исходя из назначения и сущности системы путем логического анализа. В данном случае полезность системы с учетом ее функционального назначения целесообразно представить отношением величины снижения массы выбросов ]МОх к изменению величины освобожденной в топке химической энергии топлива, происходящему вследствие реализации атмосфероохранных мероприятий. Сформулированное таким образом определение полезности системы предполагает следующее соотношение

Для дальнейшего анализа целесообразно полезность системы привести к безразмерному виду, отнеся ее к удельному выделению N0* для базового варианта, т.е. без применения атмосферо-охранного мероприятия.

(36)

Плата за полезность систем снижения выбросов МОх про-мэнергетическими котлами % связана в общем случае с дополнительными затратами на топливо, электроэнергию, воду (в случае впрыска воды или пара), химические реагенты, в случае их использования, и т.п. Величина % может быть выражена как разность между указанными затратами при осуществлении природоохранной технологии и без нее.

Устранить неудобство, связанное с постоянно меняющимися абсолютными значениями цен, можно введением более постоянного соотношения между ними и представлением обобщенного критерия в виде относительной величины.

В качестве интегрального обобщенного критерия, который облегчит выбор оптимального метода снижения выбросов 1ЧОх в рассматриваемой области изменений основных параметров воздействия на атмосфероохранную технологию может быть использовано отношение

В этом случае анализ альтернативных систем можно проводить по координатной сетке га-Р, где абсцисса изображающей точки представляет основной параметр воздействия соответствующего метода снижения выбросов МОх.

Предлагаемая методика, содержащая математическую модель и программу расчета на ЭВМ реализована для сравнения таких наиболее близких по своим эколого-технико-экономическим показателям способов снижения выбросов >ЮХ как впрыск воды, ввод пара и рециркуляция газов. При необходимости методика может быть адаптирована и для сравнения других способов.

В рассматриваемом случае зависимости концентрации 1\ЮХ от основных управляемых параметров воздействия (я, р, г) получены на основе обработки экспериментальных данных автора по вводу влаги и данных И.Я.Сигала по рециркуляции и представлены в следующем виде

где § - водотопливное отношение ; р - паротопливное отношение и г - доля рециркуляции газов.

Обобщенный критерий платы за полезность представлен в виде

(37)

С*^ох = (Смох)о(1 - Зи(р)),

п - т \ «411г

(38)

(39)

О)

4

2

О

з

о 0,12 0.»

Рис.10. Зависимость относительной величины обобщенного критерия от основных параметров воздействия: 1- впрыск воды, 2- вводпара. 3- рециркуляция газов.

1 = \{в- Д0) + с(И'- Ир) + + £Н'0], (40)

где I- Цэ/Цт ; ср = Цв/Цт ; Ит> Цэ> Цв - иены на топливо, эл.энергию и воду.

На рис.10 представлены зависимости относительной величины обобщенного критерия для случая сжигания газа в котле ДЕ-25-14ГМ от основных параметров воздействия из анализа которых следует, что для рассматриваемых условий ввод влаги как в виде воды, так и пара предпочтительнее рециркуляции газов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В соответствии с принятой в работе концепцией о необходимости разработки новых и совершенствовании существующих методов снижения выбросов в атмосферу вредных вешеств от котельных агрегатов на основе процессов и мероприятий, способствующих интенсификации топочных процессов и повышению эффективности использования топлива, разработаны новые методы (технологический и химический) и определены условия совершенствования существующего метода снижения выбросов КЮХ газомазутными котлами малой мощности.

2. Показано,что для газомазутных котлов малой мощности основным реальным параметром, способным существенно сни-

зить концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания является температурный фактор.

3. На основе сопоставления различных способов воздействия на максимальную температуру факела выделены как наиболее целесообразные для реализации в газомазутных котлах интенсификация теплообмена в топке и ввод влаги в зону горения.

4. Сравнительный анализ различных способов интенсификации теплообмена в топке позволил установить, что наиболее эф-> фективным способом,не требующим реконструкции топочного устройства, не вызывающим побочных негативных эффектов экологического характера и позволяющим в тоже время улучшить технико-экономические показатели котельной установки является использование промежуточных излучателей.

5. Разработана методика и программа расчета на ЭВМ относительной концентрации оксидов азота, максимальной температуры факела, температуры на выходе из топки в зависимости от относительной площади поверхности и излучательных свойств промежуточного излучателя.

Для разработки задания на реализацию метода в промышленных условиях указанные выше зависимости были получены для котла ДКВР-4-13, работающего на газообразном топливе.

6. Результаты экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных условиях, подтвердили эффективность применения излучателей для снижения концентрации оксидов азота. Размещение в камере сгорания излучателя с относительной площадью поверхности Иизл = 0,092 позволило снизить концентрацию оксидов азота при сжигании пропано-воздушной смеси на 40%.

7. Промышленные испытания разработанного метода снижения образования оксидов азота путем размещения излучателей в топке котла ДКВР-4-13

показали возможность снижения выбросов N0* на 60% при одновременном снижении температуры уходящих газов и повышении паропроизводительности котла.

Анализ результатов экспериментальных исследований позволил сформулировать основные рекомендации по реализации метода в промышленных условиях.

8. На основе аналитических и экспериментальных исследований определены оптимальные условия, позволяющие использовать в качестве метода снижения генерации оксидов азота без ухудшения технико-экономических показателей котельной установки, ввод влаги в зону горения.

9. Разработанная математическая модель и реализующая ее программа позволяют установить оптимальные начальные условия впрыска воды (расход,дисперсность и распределение капель* по крупности) в зону горения; эксперименты в промышленных условиях показали, что реализация оптимальных условий ввода влаги позволяет снизить содержание КОх на 50-60%. При реализации этого метода в газомазугных котлах малой мощности обязательным условием, исключающим снижение КПД котла, является наличие контактного экономайзера.

10. Анализ результатов математического моделирования показал на целесообразность сжигания мазута в виде водомазутной эмульсии, что позволит комплексно решить проблему загрязнения окружающей среды.

Сжигание ВМЭ с влажностью 15% снизит на 50-60% концентрацию N0* и сажистых частиц; использование для приготовления ВМЭ замазученных вод позволит решить проблему их утилизации и компенсирует некоторый дополнительный расход топлива на испарение влаги, использованной для приготовления эмульсии.

11. Для глубокой очистки продуктов сгорания от оксидов азота разработан химический метод, заключающийся в контактировании уходящих газов с раствором (№ОН + Н2О2); метод позволяет обеспечить степень очистки газов от МОх до 70-80%. Такая эффективность очистки позволяет форсировать работу котельного агрегата без опасения превышения норм ПДВ, что повышает эффективность использования топлива.

13. Разработана принципиальная технологическая схема реализации метода химической очистки газов в промышленных условиях, предусматривающая утилизацию, образующихся нитритов и нитратов, представляющих ценное удобрение, что позво-

лит компенсировать затрату на реагенты и на обслуживание установки.

14. Разработана для газомазутных котлов методика выбора из нескольких близких по эколого-технико-экономическим показателям методов снижения выбросов NOx оптимального.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Исаев В.В., Каленков А.Б. Снижение концентрации окси-, дов азота в промышленных парогенераторах // Проблемы энергетики теплотехнологии: Тез. докл. II Всесоюзн.научн.конф.-М.

1987. -С. 174.

2. Исаев В.В., Каленков А.Б. Снижение выбросов окислов азота промышленными парогенераторами // Текстил.пром-сть,-

1988.-N5.-C.76-77.

3. Исаев В.В., Каленков А.Б. Методы снижения выбросов окислов азота и серы в атмосферу от промышленных котельных // О мерах по усилению охраны природы и улучшению природных ресурсов в легкой промышленности: Тез. докл. Всесоюзн. совещ. 29-31 августа 1988 г. -Приволжск, 1988. -С.31-32.

4. Исаев В.В., Каленков А.Б. Теплоэнергетика легкой промышленности и охрана окружающей среды. -М.: LI НИ ИТЭ И-легпром, 1988.-43 с.

5. Исаев В.В. Снижение концентрации оксидов азота при сжигании топлива в парогенераторах предприятий легкой промышленности // Тр. ин-та/ Либерецкий машиностр. и текст, инта (ЧССР). -1989. т.22. -С.455-459.

6. Исаев В.В., Каленков А.Б. Снижение выбросов окислов азота промышленными парогенераторами // Межвузовск. сб. на-учн. тр. -М: Моск. текст, ин-т. 1989.-С.43-48.

7. Исаев В.В., Катенков А.Б., Кузнецова И.П. Разработка го-релочных устройств с пониженным образованием оксидов азота // Ученые и специалисты - в решении соц.-эконом. пробл. страны. Сб.матер. Всесоюзн. научн.-практ. конфер. -Ташкент, 1990.-С.255-256.

8. Исаев В.В., Каленков А.Б., Корзина O.A. Сокращение выбросов оксидов азота от промышленных котельных // Текстил. пром-сть. -1989. -N7. С.9-10.

9. Исаев В.В., Кузнецова И.П., Колченогова И.П. Снижение концентрации оксидов азота в выбросах котельных установок за

счет интенсификации теплообмена в топке // Тез. докл. засед. секции "Теплообмен излучением " ГКНТ СССР 26-29 июня 1991г.-Самара.1991.С.7-8.

10. Корзина О.А., Исаев В.В. Сокращение выбросов в атмосферу оксидов азота от котлоагрегатов малой мощности // Проблемы охраны окруж. среды на предпр. отрасли. Сб. матер. Все-союзн. конфер. -М. 1991. -С.20-23.

11. Исаев В.В., Кузнецова И.П., Каленков А.Б. Горелочные устройства с пониженным выходом оксидов азота,-М.:ЦНИИТЭИлегпром.1991.-32 с.

12. Исаев В.В. Предотвращение образования NOx в котельных установках предприятий легкой промышленности // VII Всесоюзн. конф. по радиац. теплообм.: Тез.докл.-г.Ташкент, 1991. -С. 10-11.

13. Исаев В.В., Кузнецова И.П. Снижение образования NOx путем интенсификации теплообмена в топке // VII Всесоюзн. конф. по радиац. теплообм.: Тездокл. -г.Ташкент, 1991. -С.57-58.

14. Исаев В.В., Кузнецова И.П., Каленков А.Б. Снижение вредных выбросов котельными установками предприятий легкой промышленности // Межвузовск. сб. научн. тр. -Иваново: Ива-новск. текст, ин-т. 1991.-С.51-56.

15. Исаев В.В. Сжигание водомазутной эмульсии - эффективный метод снижения загрязнения окружающей среды // Тек-стил. пром-сть. - 1992. -N9. -С.33-34.

16. Исаев В.В. Снижение образования оксидов азота в топках котлов // Текстил. пром-сть. - 1992.- N11. -С.54-55.

17. Исаев В.В. Влияние влаги на образование оксидов азота при сжигании газа // Текстил .пром-сть. -1992. -N12. -С.54-55.

18. Исаев В.В. Сокращение выбросов оксидов азота в промышленной энергетике. -М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1992. -98 с.

19. А.с. 1751593 CCCP,F23 В1/38.Факельно-слоевая топка / В.В.Исаев (СССР). -4с.: ил.

20. Исаев В.В., Кузнецова И.П. Снижение образования NOx путем интенсификации теплообмена в топке // Инж. -физич. журн. -1993. -т.64. -N3. С.337-340.

21.Исаев В.В., Попалов В.В. Выбор оптимального метода снижения выбросов оксидов азота промышленными котельными // Текстил. пром-сть. 1993. -N6. -С.44-46.

22.Исаев В.В., Делягин Г.Н. Сокращение выбросов оксидов азота при сжигании угля // Промышл. энергетика. 1994.- N6.-С.44-47.

23.Исаев В.В. Применение промежуточных излучателей в топках котлов для снижения образования оксидов азота при сжигании газообразного топлива // Промышл.энергетика.1994.-N9. -С.46-48.

24.Исаев В.В. Снижение выбросов оксидов азота от котельных установок путем ввода влаги в зону горения // Промышл. энергетика. 1995. N6. -С.52-54.

25.Исаев В.В., Цой А.Д. Снижение выбросов оксидов азота промэнергетическими котлами. Матер. II научн.-технич. семинара 18-19 мая 1995г. М. 1995. -С.119-121.

26.Исаев В.В. Определение оптимальных условий впрыска воды в факел газообразного топлива для снижения выбросов оксидов азота // Современные проблемы текстильной и легкой промышленности: Сб. докл. межвуз. науч.конфер. М., Рос-ЗИТЛП, 1996г. -С.52-53.

27.Исаев В.В. Очистка продуктов сгорания от оксидов азота химическим методом // Современные проблемы текстильной и легкой промышленности: Сб. докл. межвуз. науч. конфер.М., РосЗИТЛП, 1996г. -С.50-51.