автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Разработка теоретических основ и комплексное внедрение природоохранных технологий на ТЭС

На правах рукописи

ЗАКИРОВ ИЛЬГИЗАР АЛИАХМАТОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И КОМПЛЕКСНОЕ ВНЕДРЕНИЕ ПРИРОДООХРАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ТЭС

Специальность 05.14.14 - Тепловые электрические станции их энергетические системы и агрегаты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва

2005

Работа выполнена в ОАО "Татэнерго"

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор РОСЛЯКОВ Павел Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

ТУМАНОВСКИЙ Анатолий Григорьевич

доктор технических наук, профессор АРАКЕЛЯН Эдик Койрунович

доктор технических наук ЗРОЙЧИКОВ Николай Алексеевич

Ведущая организация: ОАО "Фирма ОРГРЭС"

Защита состоится в аудитории Б-407 1 июля 2005 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.07 в Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: Москва, Красноказарменная ул., д. 17, корп. "Б", 4-й этаж.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Московский энергетический институт (технический университет), Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.07 к.т.н., профессор

в.м. ЛАВЫГИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие теплоэнергетики в России и за

рубежом в значительной степени определяется экологическими требованиями. Задачи снижения, контроля и управления выбросами от теплоэнергетических объектов требуют комплексного подхода к решению научных, технических, методических и организационных проблем.

С целью обеспечения достоверного контроля выбросов ТЭС закономерно ставится задача организации системы периодических или непрерывных инструментальных измерений содержания вредных веществ в дымовых газах и их массового выброса в атмосферу. Инструментальные измерения текущего состава дымовых газов необходимы также для оптимизации режимов сжигания топлива и повышения эффективности работы основного оборудования.

Большое влияние на достоверность инструментальных измерений в реальных условиях оказывают неравномерность концентрационных и скоростных полей. Известно также, что в газовых трактах котельных установок могут протекать процессы конверсии отдельных примесей, например, оксида углерода и углеводородов. Эти вопросы требуют проведения соответствующих исследований и разработки на их базе современной методики для организации инструментального контроля содержания и массового выброса вредных веществ.

На более высоком качественном и организационном уровне проблемы инструментального контроля могут быть решены за счет внедрения на ТЭС автоматизированных систем непрерывного контроля и регулирования вредных выбросов в атмосферу. К настоящему времени в России имеются лишь несколько примеров внедрения на ТЭС отдельных элементов систем непрерывного мониторинга вредных выбросов. Для эффективного использования систем непрерывного контроля и регулирования выбросов необходима более детальная проработка вопросов их внедрения.

Российская теплоэнергетика в настоящее время имеет ряд особенностей: во-первых, существенная доля природного газа в топливном балансе; во-вторых, большое количество старых котлов, которые имеют повышенные выбросы в окружающую среду; в-третьих, низкий уровень платы ТЭС за загрязнение окружающей среды. В результате в настоящее время затраты на реализацию воздухоохранных мероприятий на российских ТЭС часто значительно выше оплаты за вредные выбросы. Это делает внедрение таких мероприятий экономически невыгодным.

Поэтому для широкого внедрения в российской теплоэнергетике воздухоохранных мероприятий и экологически чистых технологий сжигания топлив, учитывая современную экономическую ситуацию, важно, чтобы оно не сопровождалось значительными капитальными и эксплуатационными затратами, не требовало дополнительных площадей, не вызывало побочных негативных явлений экологического характера и, по возможности, могло быть проведено силами собственного персонала. В этой связи наиболее

востребованными на ТЭС сейчас являются малозатратные и быстро реализуемые воздухоохранные мероприятия. При этом особенно важно, чтобы внедрение технологических мероприятий на действующем оборудовании не вызывало снижения эффективности и надежности работы котлов.

Целью работы является создание теоретических и экспериментальных основ для разработки и внедрения на действующих тепловых электростанциях комплекса методических, организационных и технологических мероприятий, направленных на снижение вредных выбросов в атмосферу.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- экспериментально подтверждено наличие процессов конверсии оксида углерода и бенз(а)пирена вдоль газового тракта котельных установок и определены их температурные диапазоны;

- выявлена взаимосвязь между содержанием N0, СО и БП в продуктах сгорания при различных режимах сжигания природного газа;

- показано, что режимы с контролируемым умеренным недожогом являются более экологически чистыми по сравнению с обычными режимами сжигания природного газа;

- впервые выполнены численные эксперименты по исследованию выравнивания скоростных и концентрационных полей по высоте отводящего ствола дымовой трубы;

- разработана концепция системы непрерывного контроля и регулирования вредных выбросов ТЭС в атмосферу, которая предназначена для решения целого комплекса природоохранных задач;

- выявлены механизмы подавления образования оксидов азота при нестехиометрическом сжигании природного газа и мазута и определены

- оптимальные режимные условия, обеспечивающие минимальный выход ИОх;

- экспериментально исследовано влияние режимных факторов на выход оксидов азота и других вредных Примесей при нестехиометрическом сжигании топлив и показано, что нестехиометрическое сжигание позволяет снизить выбросы оксидов азота на 30Л-50% без уменьшения КПД и надежности работы котлов;

- разработан комбинированный режим сжигания, обеспечивающий снижение выбросов NOX 35-55% во всем рабочем диапазоне нагрузок.

Практическая ценность работы состоит в:

- исследовании влияния режимных факторов на неравномерность полей концентраций и частично бенз(а)пирена в газовом тракте котельных установок;

- разработке экологически чистых режимов с умеренным контролируемым недожогом топлива, суммарная токсичность которых в 1,5-2 раза ниже традиционных режимов сжигания природного газа;

- разработке предложений по корректировке нормативов по выбросам СО и определении допустимого уровня содержания бенз(а)пирена в уходящих газах при сжигании природного газа;

- определении условий для размещения измерительных систем на дымовой трубе с целью обеспечения требуемой достоверности контроля вредных газообразных выбросов ТЭС в атмосферу;

- разработке на базе проведенных исследований Методических указаний "Организация контроля газового состава продуктов сгорания стационарных паровых и водогрейных котлов" СО 34.02.320-2003;

- разработке основных вопросов практической реализации системы непрерывного контроля и регулирования вредных выбросов ТЭС в атмосферу, алгоритма и модели функционирования информационно -вычислительного комплекса системы,

- разработке методики сравнительной оценки измерительных систем, используемых для контроля вредных выбросов;

- разработке практических рекомендаций по реализации малозатратных способов нестехиометрического и комбинированного сжигания природного газа и мазута в топках действующих паровых и водогрейных котлов с учетом их конструктивных особенностей;

- внедрении способа нестехиометрического сжигания на котлах Казанской ТЭЦ-3, что позволило снизить выбросы оксидов азота на 30-5-50%.

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается применением широко апробированных программных продуктов, удовлетворительным совпадением расчетных и экспериментальных данных, использованием современных методов и средств измерений, тщательной тарировкой и калибровкой измерительных систем, использованием современных методов обработки и обобщения экспериментальных данных.

Автор защищает результаты расчетно-теоретических и экспериментальных исследований и их обобщение, методику по определению газового состава продуктов сгорания, концепцию системы непрерывного контроля и регулирования вредных выбросов ТЭС, рекомендации по реализации малозатратных экологически чистых нетрадиционных способов сжигания топлив.

Личный вклад автора заключается в формировании общих концепций диссертационной работы, постановке и непосредственном участии в проведении расчетно-теоретических и экспериментальных исследований, анализе и обобщении результатов численных и натурных экспериментов, в разработке концепции системы непрерывного контроля и регулирования вредных выбросов в атмосферу, в разработке и внедрении новых малозатратных экологически чистых технологий сжигания топлив.

Диссертация содержит изложение и обобщение материалов, являющихся личным вкладом автора в работы, в проведении которых участвовали сотрудники МЭИ(ТУ) П.В. Росляков, Л.Е.Егорова, И.Л. Ионкин, а также сотрудники Казанской ТЭЦ-3 ОАО "Татэнерго", которым автор выражает глубокую признательность.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

- XI Симпозиум по горению и взрыву, Черноголовка, 1996 г.

- Всероссийской научной конференции "Физико-химические проблемы сжигания углеводородных топлив", Москва, 20-22 мая 1998 г.

- Международной научно-практической конференции "Экология энергетики-2000", Москва, МЭИ, 2000 г.

- I и II научной конференции "Экология и рациональное природопользование". Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), 2001, 2002 г.г.

- Международной конференции "Информационные средства и технологии" (Международный форум информатизации МФИ), Москва, МЭИ, 2002, 2003,2004 г.г.

- Второй Российской конференции "Теплообмен и гидродинамика в закрученных потоках", Москва, МЭИ, 2005 г.

- заседании кафедры ТЭС Казанского государственного энергетического университета, 2005 г.

- заседании кафедры Парогенераторостроения МЭИ (ТУ), 2005 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 печатные работы, в том числе 2 монографии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из ведения, 12 глав, сгруппированных в 3 раздела, общих выводов и списка использованных источников из 107 наименований. Основной текст диссертации изложен на 245 страницах, работа включает 180 рисунков и 35 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы диссертационной работы, дана ее общая характеристика.

В первой главе формулируются основные цели и задачи диссертационной работы - разработка и комплексное внедрение организационных, технических и технологических мероприятий, позволяющих повысить эффективность и экологическую безопасность работы действующих ТЭС.

В первом разделе диссертации исследованы технические и методические проблемы организации инструментального контроля состава дымовых газов на ТЭС с целью обеспечения его максимальной достоверности. Последнее является одной из важнейших задач при наладке и эксплуатации котлов, а также при контроле вредных выбросов ТЭС в атмосферу.

Во второй главе проведены экспериментальные исследования полей концентраций N0, Ог, СО и частично бенз(а)п ире^за а также степени их неравномерности в различных сечениях газовых трактов котельных установок (от режимного сечения в опускной шахте до сечения за дымососом котла) при разных режимных условиях с целью разработки практических

рекомендаций по организации достоверного текущего контроля состава дымовых газов

Отбор проб дымовых газов в различных сечениях газовых трактов проводился с помощью одноточечных и многоточечных пробоотборников. Коэффициенты неравномерности полей концентраций NO и О2 по глубине и ширине газохода, а также среднеинтегральные коэффициенты неравномерности в режимном сечении котлов при различных режимах работы (табл. показали, что поля концентраций в режимном сечении котлов с П-образной компоновкой характеризуются достаточно высокой равномерностью. При этом коэффициенты неравномерности в средних по сторонам котла точках отбора (затемненные столбцы в табл. 1, 2) имели минимальные значения на всех режимах.

Анализ измерений концентраций NO и Ог по глубине газохода, полученных с помощью многоточечного и торцевого зондов, показал, что в большинстве случаев доверительный интервал результатов измерений, полученных многоточечным зондом, лежит внутри аналогичного интервала, вычисленного для торцевого зонда. Такой же результат для различных рабочих режимов был получен и для среднеинтегральных величин концентраций, вычисленных по всему режимному сечению.

Следовательно, для устранения влияния неравномерности концентрационных полей и получения достоверных данных о средних концентрациях NO, бенз(а)пирена и Ог в режимном сечении целесообразно использовать многоточечные пробоотборные зонды, устанавливаемые на всю глубину примерно посередине сторон газоходов (рис. 1).

Третья глава посвящена исследованию процессов конверсии оксидов азота, СО и бенз(а)пирена (БП) в продуктах сгорания вдоль газового тракта с целью оценки суммарной токсичности выбросов ТЭС в атмосферу и определения наиболее экологически чистых режимов работы котлов.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили, что образование оксидов азота завершается в объеме топочной камеры и далее их массовый расход по всей длине газового тракта практически не меняется (рис. 2). Выход N0 зависит только от режимных условий в топке котла. Поэтому инструментальные измерения содержания оксидов азота, как для контроля режима горения, так и для контроля их выбросов принципиально можно производить в любом сечении газового тракта, где обеспечивается наибольшая представительность результатов.

Эксперименты показали, что выход оксидов азота снижается с появлением химического недожога топлива (рис. 3). Основное снижение эмиссии N0 на 25 30 % происходит при появлении умеренного недожога топлива и повышении содержания СО (в режимном сечении) до ррт. При дальнейшем увеличении недожога, когда содержание СО возрастало до установленных ГОСТ Р 50831-95 значений (рис. За), происходило дополнительное линейное снижение выхода N0 на 10 12% от первоначального значения. Содержание бенз(а)пирена в уходящих газах при реализации режимов с недожогом может в 2 и более раз превышать его

Таблица 1

Коэффициенты неравномерности концентрационных полей по глубине газохода в точках отбора

в режимном сечении котла ТГМ-84А

Таблица 2

Коэффициенты неравномерности концентрационных полей по глубине газохода в точках отбора

Номер режима № точки отбора по ширине фронта

№ 1 №2 №3 №4 №5

N0 о2 N0 1 02 ) N0 о2 N0 | 02 N0 02

Режим №5 Ап=9,3% Дп=7,8% Дп=8,5% а„Ч8%1Н1ШН Дп=8,6% Дп=10,2%

Таблица 3

Котел ТГМ-84А Котел ТПЕ-430

Режим №1 Режим №2 Режим №3 Режим №5

N0 о2 N0 о2 N0 о2 N0 о2

Дп=3,25% Дп=18,4% Дп=5,12% Ап=14,8% Лп =7,94% Дп=11,4% Ап=7,8% Дп=11,75%

содержание при обычных режимах сжигания природного газа (рис. 36). Тем не менее, даже эти значения ниже выхода бенз(а)пирена при сжигании жидких и твердых топлив.

Таким образом, при сжигании природного газа за счет организации контролируемого (умеренного) химического недожога можно добиться заметного снижения эмиссии N0. Однако увеличивать химический недожог до концентраций СО более 100 ррт нецелесообразно по причине малого последующего эффекта и снижения экономичности работы котлов (рис. За).

Процесс горения топлива представляет собой совокупность большого количества цепных реакций, протекающих с разной скоростью. Завершенность процесса горения характеризуется содержанием в дымовых газах продуктов химического недожога, в частности, оксида углерода и бенз(а)пирена. Инструментальные измерения показали (рис. 2), что на участке газового тракта от режимного сечения до сечения за дымососом максимальные концентрации бенз(а)пирена всегда имели место в режимном сечении. Из этого следует, что бенз(а)пирен образуется только в топке котла. Далее по тракту его содержание уменьшается на 25 40 % в

N0, ррш 100 90 80 70 «0 50

БП,ш7мЗ 60 50 40 30 20

СО, ррш 400

300

200

100

4г-

Т-

3.6

ПК РВЭ до РВЭ за РВЭ доДС заДС

Рис. 2. Изменение концентраций N0, БП и СО (в пересчете на а = 1,4) вдоль газового тракта котла ТПЕ-430 при нагрузке Д,е=365-375 т/ч, коэффициент избытка воздуха в РВЭ: 1 - арвэ = 1.1 2 - арвэ - 1.08 (■); 3 - агеэ = 1,07 (Д); 4 - аРВЭ = 1,06 (х); 5- аРВЭ = 1,05 (♦); 6 - аРВЭ =1,035 (▲)

n0, ррт

100 80 60 40 20

0 50 100 150 200 250 300 СО, ррт

N0, ррт

100 80 60 40 20 О

О 20 40 60 80 100 120 БП, нг/мЗ

б)

Рис. 3. Зависимости концентраций N0 от содержания СО (а) и БП (б) (ксггел ТПЕ-430, Опс=365-375 т/ч, все концентрации в пересчете на а = I,

ю 91

00» О! а'

\х ГОСТ

---- 1 1

1 1

1 1

результате догорания до СО и затем до При этом конверсия

бенз(а)пирена в газовом тракте ограничивается сечением за РВП (рис. 2). То есть основное догорание бенз(а)пирена имеет место до температур 200°С, так как при этих температурах происходит его фазовый переход из жидкого состояния в твердое.

Процессы образования и окисления СО (рис. 2) могут происходить при существенно более низких температурах вдоль всего тракта котельной установки вплоть до дымососа. Это необходимо иметь в виду при выборе места для установки газоанализаторов.

Для контроля эффективности процесса горения топлива в топке рекомендуется использовать сечения газового тракта, максимально приближенные к поворотной камере котла. Однако в этих сечениях процессы окисления продуктов химического недожога топлива могут быть не завершены. Поэтому для контроля вредных выбросов в атмосферу следует использовать сечения за дымососом котла или непосредственно в дымовой трубе.

Проведенные экспериментальные исследования показали принципиальную возможность реализации в котле режимов сжигания без недожога, с умеренным недожогом и с большим недожогом топлива, которые отличаются разной степенью затягивания процесса горения (рис. 4). Из их рассмотрения следует, что полную информацию об эффективности и "экологичности" режимов сжигания можно получить только на основании одновременных измерений содержания СО (и по возможности бенз(а)пирена) в режимном сечении и в сечении за дымососом. Это особенно актуально при внедрении малотоксичных режимов сжигания топлива с умеренным недожогом топлива (рис. 46, в).

В качестве относительного критерия для оценки и сравнения "экологичности" режимов сжигания топлива использовались известные частные П, и суммарный ЕП показатели вредности уходящих газов, которые были предложены с целью сопоставления и суммирования вредного воздействия различных примесей в дымовых газах.

С учетом трансформации оксидов азота в атмосферном воздухе и сжигания в период испытаний природного газа практически неизменного состава выражения для частных показателей вредности были заменены более простыми выражениями (относительные частные показатели вредности):

Псо = 3,655 • Ю-6 • Ссо (ррш) , (1)

Пно = 4,245 • 1(Гб • Сцо (ррш) , (2)

Пю2 = 282,08-Ю'6-Ст(ррш) , (3)

Пвдп =4,387-Ю-6 -СБ(а)П(нг/м3) . (4)

При этом суммарная относительная вредность определялась как сумма частных относительных вредностей:

«——-=-* /\ / \/Л ' /ч \ у ч---^^-—-'-=-*■ - СО ---БП а) обычное сжигание без недожога

/"ч _ / \/ \ ' А '' / --/ _____ б) режим сжигания с умеренным недожогом - _ ^^--

/ ✓ / в) режим сжигания с умеренным недожогом Ч Л / Ч >4 / \

✓ / г / ✓ ✓ > <г —Г__- г) режим сжигания с большим недожогом ч. «ч N.____-_____ Ч __

Длина газового тракта котельной установки Рис. 4. Возможные режимы сжигания природного газа (качественные зависимости)

ПЕ 106 30000 29000 28000 27000 26000 25000 24000 23000 22000 21000 20000 19000 18000 17000 16000

15000

;

у

]

1

;

!

:

2 1

—»

—. > 1

——*-г;------

г- " : « ' '—

- ;__ _!

• •

ПК рвэ доРВП заРВП

доДСзаДС

Рис. 5. Изменение суммарной относительной вредности продуктов сгорания Пг вдоль газового тракта котла ТПЕ-430 для различных режимов при нагрузке Д1е=365-375 т/ч, коэффициент избытка воздуха в РВЭ: 1 - аРВЭ =1,1; 2 - аРВЭ = 1,08; 3 - аРВЭ = 1,07; ^ - «рвэ = 1,06; 5 - аРВэ = 1,05; 6 - аРВЭ = 1,035

Эксперименты и расчетные оценки показали, что наиболее экологически чистыми являются режимы с умеренным контролируемым недожогом (рис.5). Суммарный показатель вредности таких режимов в 1,5 -5- 2,0 раза ниже, чем при обычном сжигании природного газа в соответствии с режимной картой.

При работе котлов на природном газе на обычных режимах сжигания или режимах с умеренным контролируемым недожогом суммарный вклад оксида углерода и бенз(а)пирена (БП) в общую токсичность выброса от котла в атмосферу не превышает 3%. Таким образом токсичность выброса в основном определяется содержанием оксидов азота.

Полученные экспериментальные результаты могут послужить основой для уточнения допустимых пределов сжигания природного газа с недожЪгом. Так, согласно существующему ГОСТ Р 50831-95 при сжигании природного газа разрешается присутствие СО в уходящих газах не более 300 мг/м3 (или 240 ррт). Однако экспериментальные, исследования показали, что увеличивать химический недожог свыше концентраций СО равных 100 ррт (или 125 мг/м3) в уходящих газах для снижения эмиссии NO нецелесообразно. В свою очередь для малотоксичных режимов сжигания природного газа выбросы бенз(а)пирена в атмосферу не должны превышать 60-100 нг/м3.

Часто для инструментального контроля массовых выбросов вредных веществ используется аппаратура, устанавливаемая непосредственно на дымовых трубах. С ее помощью в контрольном сечении дымовой трубы производятся измерения осредненных концентраций этих веществ и скоростей дымовых газов. В связи с этим в четвертой главе проведено изучение влияния режимных и конструктивных факторов на распределение скоростей и концентраций газового потока по высоте дымовой трубы с целью определения оптимальных мест для установки измерительных систем.

Объектами для численных экспериментов являлись дымовая труба №2 Казанской ТЭЦ-3 (рис. 6а), на которой предполагается установка измерительной аппаратуры, и типовая дымовая труба с симметричным вводом дымовых газов (рис. 66). Численные эксперименты проводились с помощью пакета "FlowVision", предназначенного для моделирования трехмерных течений. Рассматривались разные варианты работы оборудования, предполагающие как полный, так и частичные расходы дымовых газов через подводящие каналы дымовых труб.

Критерием выбора контрольного сечения дымовой трубы для установки измерительной аппаратуры являлось выполнение требований нормативных документов, согласно которым неравномерности полей концентраций и скоростей газов в контрольном сечении дымовой трубы не должны превышать 10%.

На рис. 7 приведена визуализация расчетных полей аксиальных скоростей и концентраций в двух взаимно перпендикулярных продольных сечениях, проходящих через вертикальную ось дымовой трубы, и в поперечных сечениях, расположенных на разной высоте. Расчеты показали,

что для всех вариантов нагрузки обеих дымовых труб в их нижней части на расстоянии более 7 эквивалентных диаметров (Ц,кв), равному диаметру устья трубы, от кромки разделительной перегородки наблюдаются зоны обратных токов газов.

а) б)

Рис. 6. Компьютерная модель дымовой трубы Казанской ТЭЦ-3 (а) и типовой дымовой

трубы (б)

Наличие в трубе разделительной перегородки вызывает закрутку газовых потоков. В результате движение газов носит слабо вращательный характер с образованием зон циркуляции в горизонтальной плоскости. Далее по высоте трубы происходит слияние этих зон и образование единого подъемного потока со слабым вращением вдоль оси дымовой трубы.

Неравномерность ввода и высокие начальные скорости газов способствует более быстрому перемешиванию потоков по высоте ствола. Наихудшим с точки зрения смешения является симметричный подвод газов независимо от расхода продуктов сгорания. В то же время симметричный подвод продуктов сгорания благоприятно влияет на выравнивание полей аксиальных скоростей.

При одностороннем подводе и низких расходах газов имеет место неполное заполнение поперечного сечения дымовых труб восходящим потоком, особенно в их нижней части. Данное явление на пониженных нагрузках было экспериментально подтверждено показаниями расходомера газов, установленного на дымовой трубе Казанской ТЭЦ-1.

Численные эксперименты показали, что для обеспечения требуемой точности контроля вредных выбросов измерительные системы на дымовой трубе №2 Казанской ТЭЦ-3 должны быть установлены на расстоянии не менее 10 D3KB от кромки разделительной перегородки.

В пятой главе выполнен анализ полученных в диссертации экспериментальных и расчетных результатов с целью обеспечения максимальной достоверности инструментальных измерений состава продуктов сгорания.

В целом достоверность газового анализа обеспечивается представительностью пробы, сохранностью пробы без изменения химического и качественного состава, малой погрешностью используемого метода анализа и сопоставимостью результатов. В свою очередь каждый из этих факторов определяется правильным выбором сечения газового тракта, конструкции и материала пробоотборных зондов, способа их установки в газоходе и выполнением целого ряда условий. К последним относятся: обеспечение минимального времени прокачки газов, предварительное удаление из газовой пробы твердых частиц и влаги, пересчет результатов на сопоставимые условия, идентификация рабочих режимов и др.

Поэтому в диссертационной работе на основании полученного опыта проведения измерений были определены основные требования, правила и порядок организации контроля состава дымовых газов при использовании современных газоанализаторов. Результаты этих исследований вошли в Методические указания "Организация контроля газового состава продуктов сгорания стационарных паровых и водогрейных котлов" СО 34.02.320-2003.

В последние годы в разных странах разрабатываются и внедряются системы непрерывного контроля (или мониторинга) вредных выбросов (СНМВ) ТЭС в атмосферу. Поэтому второй раздел диссертации посвящен разработке концепции системы непрерывного контроля (мониторинга) и регулирования вредных газообразных выбросов в атмосферу для Казанской ТЭЦ-3.

В шестой главе подробно рассмотрена технология создания СНМВ, которая регламентирует задачи, состав и порядок выполнения работ на основных фазах ее жизненного цикла, начиная от этапа анализа первичных требований и заканчивая этапом испытаний готовой системы и ее сертификации. Для каждого этапа жизненного цикла СНМВ определены необходимые наборы технических решений и отражающих их документов.

, Седьмая глава посвящена общим вопросам организации систем непрерывного контроля и регулирования вредных выбросов ТЭС в атмосферу. Основной целью СНМВ является снижение негативного воздействия тепловых электрических станций на окружающую среду за счет

обеспечения достоверного контроля вредных выбросов в атмосферу и организации целенаправленной деятельности по их снижению, а также повышение эффективности работы энергетического оборудования путем оптимизации рабочих режимов, модернизации и реконструкции оборудования, усиления технологической и производственной дисциплины.

В целом СНМВ представляет собой сложный организационно -технический комплекс, обеспечивающий не только текущий контроль массовых и учет валовых вредных выбросов, но также получение необходимой информации для диагностики рабочих режимов и управления процессом сжигания топлива в котлах в масштабе реального времени и решения ряда других задач.

С учетом функций СНМВ и организационных структур ТЭС была предложена трехуровневая организационно-иерархическая схема системы мониторинга (рис. 8). Нижний уровень включает станционное оборудование и измерительную аппаратуру, а также обслуживающий технический персонал. Средний уровень состоит из группы экологического контроля ТЭС. Верхний уровень представляет собой информационно-аналитический центр системы мониторинга региональной энергосистемы. Для каждого уровня были определены его задачи и штатный состав.

В целом разработанная автоматизированная система мониторинга представляет собой комплекс средств информационного, программного, технического, организационного и методического обеспечения (рис. 9).

Измерительный . комплекс (ИК) включает средства измерений и необходимое вспомогательное оборудование с широкими возможностями получения и обработки данных. Информационно-вычислительный комплекс (ИВК) состоит из технических и программных средств. ИВК организует сбор и обработку результатов измерений, а также обмен информацией между различными уровнями и пользователями системы.

Компьютеры, обеспечивающие работу системы мониторинга, объединены в локальную вычислительную сеть с выделенными серверами, что обеспечивает простоту передачи данных между различными компонентами и надежный контроль работы системы.

В восьмой главе рассмотрены вопросы практической реализации СНМВ на действующих ТЭС. Предложены три принципиально возможных способа организации непрерывного контроля на ТЭС - на котле, на дымовой трубе и комбинация двух первых способов.

Выбор конкретных газоаналитических систем связан с необходимостью учета множество различных факторов и параметров. С этой целью в работе была предложена методика сравнительной оценки измерительных систем, отражающая технико-экономические, стоимостные и эксплуатационные характеристики оборудования.

Работа по внедрению СНМВ на ТЭС завершается проведением специальных испытаний, которые завершаются подписанием акта о приемке системы в эксплуатацию и проведением процедуры ее сертификации.

Рис. 8 Организационно-иерархическая схема СНМВ

Рис. 9. Структурная организация СНМВ

В девятой главе разработаны алгоритм и модель функционирования системы, обеспечивающие работу различных категорий пользователей СНМВ в масштабе реального времени и с базами данных.

В настоящее время предлсженная система внедряется на Казанской ТЭЦ-3. Ее элементы были внедрены на Казанской ТЭЦ-1 и Сормовской ТЭЦ. Полученные результаты могут быть использованы при создании систем непрерывного контроля и регулирования выбросов в атмосферу и на других ТЭС.

Третий раздел диссертации посвящен разработке, комплексному исследованию и внедрению малозатратных и быстро реализуемых воздухоохранных технологий для ТЭС, которые в настоящее время являются наиболее востребованными. Целью работы являлось определение оптимальных условий реализации предлагаемых способов нетрадиционного сжигания и реально достижимого уровня снижения выбросов оксидов азота без ухудшения технико-экономических характеристик работы котлов.

В десятой главе выполнены расчетно-теоретические исследования нестехиометрического сжигания природного газа и мазута в топках котлов. Численные эксперименты проводились с помощью пакета прикладных программ "РОСА", разработанного в МЭИ (ТУ) и предназначенного для

кинетических расчетов процессов сжигания органических топлив и динамики образования оксидов азота и серы в зависимости от состава топлива и режимных условий.

Расчетные исследования проводились для природного газа и мазута в два этапа. На первом этапе моделировалось горение восстановительного (а„=0,7-г0,95) и окислительного (а0к=1,1-г1,4) факелов по отдельности, (т.е. от устья горелки до момента, предваряющего их смешение) с постоянными скоростями нагрева факелов ф=<1Т/с1т=2000, 3000 и 4000 К/с. При этом температура факела изменялась в диапазоне от температуры горячего воздуха Тгв=500К в начальный момент времени до максимальной температуры Последняя рассчитывалась предварительно для каждого

топлива в зависимости от принятых избытков воздуха с учетом теплообмена излучением. Задачей данного этапа являлось определение влияния избытков воздуха и скоростей нагрева на выход NOX и СО в отдельно взятых восстановительном и окислительном факелах.

Конечный выход NO и СО в зависимости от избытков воздуха восстановительных и окислительных в факелах при сжигании газа и мазута представлен на рис. 10. Расчеты показали, что при сжигании природного газа выход оксидов азота в восстановительной зоне происходит по "быстрому", а в окислительной - по "термическому" механизмам. Частичное восстановление NO в восстановительных факелах имеет место только при а<0,75. При сжигании мазута в восстановительной зоне образуются уже не только быстрые, но и топливные оксиды азота (особенно при избытках воздуха а >0,8-г0,85), а в окислительной зоне - топливные и термические NO. При этом, однако, вклад термических оксидов азота невелик (всего от 5 до 25% от итогового выхода NO) и снижается с ростом избытков воздуха а и скоростей нагрева факела ф. Для восстановительной зоны характерным является восстановление части образовавшихся топливных N0, что объясняется протеканием следующих реакций <где 1 = 1-5-2):

Конечный выход оксидов азота непосредственно в восстановительной и окислительной зонах при сжигании природного газа невелик (рис. 10а). При сжигании мазута он существенно выше (особенно в окислительной зоне) за счет образования топливных NO, выход которых увеличивается с ростом избытков воздуха и скоростей нагрева факела (рис. 106).

Скорость нагрева факела в исследованном диапазоне от 2000 до 4000 К/с оказывает влияние на процессы образования только топливных и термических оксидов азота, практически не сказываясь на содержании быстрых N0. В связи с этим влияние скоростей нагрева заметно только при а>0,95 при сжигании природного газа и при а>0,85 при сжигании мазута (рис. 10).

При увеличении избытков воздуха одновременно происходит снижение максимальной температуры окислительного факела, и в результате умень-

шается выход ЫОтерм. Так, при сжигании природного газа имеет место спад выхода N0 при увеличении избытков воздуха сверх значений а0к=1>1 (рис. 10а). Поэтому при нестехиометрическом сжигании природного газа целесообразно, чтобы величина коэффициента избытка воздуха в окислительной зоне аок была не ниже 1,15-5-1,2. При сжигании мазута такого спада содержания N0 с ростом а не наблюдается (рис. 106) из-за превалирующей доли топливных оксидов азота в их суммарном выходе. Это указывает на то, что эффективность снижения N0 при нестехиометрическом сжигании мазута может быть заметно ниже, чем при нестехиометрическом сжигании природного газа.

Выход СО (который характеризует химический недожог топлива) в восстановительной и окислительной зонах при сжигании и газа, и мазута почти не зависит от скорости нагрева <р и является весьма высоким - около 150 ррт даже при сс=1,3 (рис. 10). Это объясняется как недостатком кислорода в восстановительных зонах, так и малым временем пребывания в области высоких температур (при любых а, в том числе при

На втором этапе процессы нестехиометрического горения моделировались в полном объеме при характерных для сжигания газа и мазута в топочных камерах котлов режимных условиях (температуры, избытки воздуха, времена пребывания). Расчетная схема численного эксперимента принималась следующей. Сначала отдельно рассчитывались окислительный и восстановительный факела. Затем моделировалось смешение продуктов сгорания из обоих факелов, рассчитывалась температура газов после смешения Тсм и выполнялся расчет изменения продуктов сгорания при суммарном избытке воздуха ат=1,05 на участке от до максимальной температуры (за счет догорания продуктов

неполного сгорания из восстановительного факела) и далее на участке охлаждения газов от Ттах до температуры на выходе из топки Т т.

Задачей этого этапа расчетных исследований являлось определение оптимальных условий реализации нестехиометрического сжигания природного газа и мазута. В качестве критериев оптимальности режимных условий принимались относительное снижение выбросов оксидов азота по сравнению с традиционным сжиганием и величина химического недожога топлива, которая оценивалась по сумме концентраций оксида углерода СО и молекулярного водорода Нг в продуктах сгорания на выходе из топки котла.

Расчет нестехиометрического сжигания топлив производился для различных значений коэффициентов избытка воздуха в восстановительной (а„=0,7*0,95) и окислительной (аок=1,25н-1,4) зонах. При этом конкретное соотношение ав/аок подбиралось таким образом, чтобы после смешения факелов избыток воздуха в зоне дожигания был одинаковым и равнялся 0^=1,05. Обобщение результатов расчетов приведены на рис.11.

15 1.4 1.3 12 11 ощ 1.5 14 п 12 11 аоч

а) б)

Рис. 11. Конечный выход N0, СО и Н2 при нестехиометрическом сжигании приа2= 1.05 в зависимости от величин ав/аск а) природный газ; б) мазут

Расчеты показали, что при нестехиометрическом сжигании выход оксидов азота в зоне догорания после смешения

восстановительного и окислительного факелов происходит как за счет окисления молекулярного азота воздуха при высоких температурах (Т>1800К) по термическому механизму, так и за счет окисления азотсодержащих радикалов RN (где RN = HCN, NH,), образовавшихся ранее в восстановительной зоне. Причем вклад реакций окисления RN до N0 в зоне догорания превышает вклад реакций образования термических N0 только при избытках воздуха в восстановительной зоне при сжигании газа и

ав<0,8 при сжигании мазута. При более высоких значениях ав содержание азотсодержащих радикалов ЯК на выходе из восстановительной зоны существенно уменьшается и потому в зоне смешения начинает превалировать термический механизм выхода N 0.

Численные эксперименты показали что, при нестехиометрическом сжигании природного газа минимальный выход оксидов азота имеет место при избытках воздуха соответственно в восстановительной и окислительной зоне равных ав/аок=0,75/1,35 (рис. 11а). При этих условиях выбросы N0 по сравнению с обычным сжиганием природного газа снижаются на 84%. При нестехиометрическом сжигании мазута оптимальные избытки воздуха составляют соответственно а снижение оксидов

азота достигает около 56% (рис. 116). Меньший эффект снижения КОх при нестехиометрическом сжигании мазута объясняется топливными оксидами азота, подавление образования которых имеет место только в восстановительной зоне. Одновременно, при условии хорошего перемешивания факелов, обеспечиваются достаточно благоприятные температурные и концентрационные (по условия дожигания топлива почти без увеличения химического недожога. Низкий выход СО косвенно указывает и на малый выход бенз(а)пирена (рис. 11).

В работе также исследовалось дополнительное влияние ввода влаги и газов рециркуляции на конечный выход Н2, СО и N0. Численные эксперименты проводились при оптимальных условиях ((Хв/сХок) реализации нестехиометрического сжигания природного газа и мазута.

Ввод влаги в виде водяного пара в количестве 5ВЛ = 5% от веса сжигаемого топлива моделировался в корни и в зоны активного горения восстановительного и окислительного факелов, а также в зону догорания после смешения. Было показано, что при нестехиометрическом сжигании газа это может обеспечить дополнительное снижение выхода N0 на 15-20%. При оптимальных условиях нестехиометрического сжигания мазута дополнительное снижение N0 было существенно меньше, т.к. влага практически не влияет на выход топливных N0. В то же время ввод влаги снижал содержание продуктов неполного сгорания СО и Н2 в уходящих газах.

Ввод газов рециркуляции с горячим воздухом в восстановительную и окислительную зоны, а также в зону смешения наоборот незначительно увеличивал концентрации СО и Н2. При нестехиометрическом сжигании газа рециркуляция продуктов сгорания в количестве 10% обеспечивала дополнительное снижение выбросов NOX на 45-49%, а при сжигании мазута -всего на 16%. Последнее связано с образование топливных оксидов азота.

Следует особо отметить, что влияние ввода влаги и газов рециркуляции может заметно возрасти при режимах нестехиометрического сжигания топлив, отличных от оптимальных: ав>(Ив)опги <*0к<(с1<ж)о11Г' Это объясняется большим образованием термических N0 в зоне • догорания при неоптимальных режимах и соответственно их большим подавлением за счет рециркуляции газов и ввода влаги.

Таким образом, расчетно-теоретические исследования позволили раскрыть механизмы подавления образования N0 при нестехиометрическом сжигании топлив и определить оптимальные условия его реализации. Расчетами также было показано, что при нестехиометрическом сжигании сернистых мазутов содержание БОз в уходящих газах снижается на 20-25%, что уменьшает низкотемпературную сернистую коррозию поверхностей нагрева.

В одиннадцатой главе приведены результаты внедрения и экспериментальных исследований способа нестехиометрического сжигания на газомазутных котлах разных типов при раздельном и совместном сжигании природного газа и мазута. Задачей этих исследований являлось определение оптимальных схем реализации данного способа сжигания в зависимости от вида топлива, конструктивных и режимных условий. В качестве определяющих критериев при этом принимались: максимальное снижение выхода КОх; обеспечение выгорания топлива в объеме топочной камеры; обеспечение требуемых параметров пара во всем рабочем диапазоне нагрузок; отсутствие наброса факела на экранные панели; отсутствие пульсаций горения в топке и ряд других.

Нестехиометрическое сжигание топлива в котлах реализовывалось путем разбаланса топливовоздушного соотношения в горелочных устройствах. Принципиально организовать указанные разбалансы топливовоздушных соотношений возможно тремя способами: перераспределением подачи воздуха по горелочным устройствам путем частичного прикрытия воздушных шиберов перед горелками при равномерной раздаче топлива (воздушный разбаланс); перераспределением подачи топлива в горелки путем снижения давления топлива перед отдельными горелками при равномерной раздаче воздуха (топливный разбаланс); комбинацией первых двух способов (комбинированный разбаланс).

Наладочные испытания и опыт эксплуатации котлов показали что, воздушный разбаланс может быть использован при нестехиометрическом сжигании как газа, так и мазута, а также при совместном сжигании газа и мазута (рис. 12а). Реализация его проста и требует лишь предварительной проверки работы исполнительных механизмов привода воздушных шиберов перед горелками. При использовании вихревых горелок не происходит заметного изменения аэродинамики топки.

Топливный разбаланс рекомендуется при нестехиометрическом сжигании природного газа. При этом характер аэродинамики топки, условия воспламенения и выгорания топлива практически не изменяются. При рекомендованных соотношениях избыточного давления топлива перед горелками Др'1/Ар"т = 2,5-г-3,0 степень снижения выхода 1ЧГОх достигала 30-г45% (рис. 126). Во всем диапазоне нагрузок котлов понижения давления газа никогда не выходили за предельные величины, определяемые

испытаниями горелок на срыв пламени. В то же время топливный разбаланс

Рис

240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

Паропроизводительность котла Dne, т/ч в) комбинированный разбаланс 12 Снижение выхода оксидов азота при нестехиометрическом сжигании

не рекомендуется при нестехиометрическом сжигании мазута из-за ухудшения качества распыла.

Комбинированный способ разбаланса топливовоздушного соотношения рекомендуется для нестехиометрического сжигания природного газа и смеси газ-мазут. При его реализации суммарная степень снижения выбросов оксидов азота составляет более 40-4-45% (рис. 12в). В отдельных случаях для дополнительного снижения NOX комбинированный способ может быть применен и при нестехиометрическом сжигании мазута, но при соблюдении некоторых ограничений.

Содержание СО при всех способах разбаланса никогда не превышало 20-50 р р т (или 0,002-1-0,005%).

Практика внедрения показала, что существует большое разнообразие возможных схем организации нестехиометрического сжигания, выбор которых зависит от конструктивных особенностей топочной камеры, а именно от габаритов топки, типа и количества горелочных устройств.

Для котлов с одноярусным встречным расположением горелок в топках открытого типа были исследованы 4 схемы организации нестехиометрического сжигания. При использовании вихревых горелок наиболее оптимальной оказалась "встречная" схема реализации нестехио-метрического сжигания, когда единые восстановительная и окислительная зоны формировались у противоположных стен топочной камеры. Такая схема позволяет снизить выбросы NOX на 25-30% при сжигании мазута и более чем на 30% при сжигании газа. При использовании прямоточных горелок, в силу специфики аэродинамики и условий воспламенения, больший эффект снижения образования NOX достигается при организации нестехиометрического сжигания по "центральной" схеме (восстановительная зона - в центре топочной камеры, а две окислительные зоны - по краям у боковых стен) -25% и по "чередующейся" схеме (с чередованием восстановительных и окислительных зон по ширине фронта котла) - 30%.

Для газомазутных котлов ТГМ-84Б, БКЗ-320-140ГМ и БКЗ-75-39ГМ с двухярусной фронтальной компоновкой горелок было исследовано около 10 схем реализации нестехиометрического сжигания. Наилучшей оказалась схема с последовательной организацией по высоте топки сначала восстановительной, а затем окислительной зоны ("воздух сверху"), которая позволяет снизить выход NOX на 45-4-53%. Кроме этого реализация данной схемы сопровождалась снижением температуры газов в поворотной камере на 10-г40°С и на выходе из котла нЗ-ао(Л о сравнению с обычным сжиганием, уровень химического недожога топлива оставался практически таким же, как и при традиционном сжигании (СО = 0,0005-1-0,005% об). Для котла БКЗ-75-39ГМ с малыми габаритами топочной камеры снижение выбросов оксидов азота на было также достигнуто при организации

схемы с окислительными зонами по краям и восстановительной в центре топки ("воздух по краям"), что объясняется благоприятным сочетанием концентрационных и температурных условий для подавления NOX в центре

топочной камеры. Другие исследованные схемы, хотя и обеспечивали снижение выбросов NOX на 35-т50%, сопровождались увеличением содержания СО или температуры уходящих газов.

На котле ТП-230-2 с двухярусной встречной компоновкой вихревых горелок организация нестехиометрического сжигания природного газа путем топливного разбаланса по схеме "воздух сверху" также позволила снизить выбросы оксидов азота более чем на 30% при обычных величинах концентрации СО в дымовых газах.

К числу режимных параметров, влияние которых исследовалось при внедрении нестехиометрического сжигания, относятся коэффициент избытка воздуха за топочной камерой а"'КПп» производительность котла и степень рециркуляции дымовых газов. Все эти режимные факторы определяют концентрационные и температурные условия в топочной камере и влияют, таким образом, на эмиссию оксидов азота.

Очевидно, что величины избытков воздуха в восстановительной ав и окислительной аок зонах помимо а"т зависят от способа разбаланса топливовоздушного соотношения и схемы реализации нестехиометрического сжигания. Наибольший эффект снижения NOX будет достигаться при реализации тех схем, при которых удастся обеспечить оптимальные величины а„ и аок- Опытные зависимости выхода NOX от избытка воздуха в топке при нестехиометрическом сжигании топлив качественно мало отличаются от аналогичных зависимостей при обычном сжигании. Оптимальные величины избытка воздуха в топке при нестехиометрическом сжигании определяются с учетом содержания СО. Испытания котлов показали, что при выполнении необходимых наладочных мероприятий переход на нестехиометрическое сжигание практически не увеличивает концентрации СО в продуктах сгорания и не вызывает заметного увеличения эксплуатационных значений избытков воздуха на выходе из топки. При этом практически не увеличивается содержание бенз(а)пирена (БП) в дымовых газах (табл. 4).

Таблица 4

Содержание примесей в дымовых газах котлов на номинальной нагрузке в зависимости от способа сжигания природного газа

Тип котла Способ сжигания Содержание примесей в дымовых газах (в сечении РВЭ)

N0, мг/м3 СО, мг/м3 БП, нг/мi

ТГМ-84Б Обычное сжигание 250-300 0-20 40-80

щтФФфрш сжигание - 50-90

ТПЕ-430 Обычное сжигание 260-280 0-20 40-70

Нестехиометрическое сжигание 180 - 200 0-30 50-90

Влияние рециркуляции продуктов сгорания на выход NOX при нестехиометрическом сжигании мазута было экспериментально исследовано на котле БКЗ-320-140ГМ. Суммарный эффект подавления эмиссии NOX при совместной реализации нестехиометрического сжигания мазута и рециркуляции продуктов сгорания R = 20+25% во всем рабочем диапазоне нагрузок составил что хорошо согласуется с результатами

расчетных исследований. В результате выбросы NOX при всех нагрузках были меньше нормативного уровня в 250 мг/м3, установленного ГОСТ Р 50831-95 для сжигания мазута в котлах паропроизводительностью до 420 т/ч.

Характерной особенностью нестехиометрического сжигания является слабая зависимость эмиссии NOX от нагрузки котла (рис. 13 а). При этом степень снижения выхода оксидов азота при снижении нагрузки падает с 30-5-55% при номинальной нагрузке до 10-5-15% при половинной нагрузке. Объясняется это постоянным прикрытием во всем рабочем диапазоне нагрузок воздушных шиберов или топливных клапанов, величина которых определяется на номинальной нагрузке котла. При снижении нагрузки при неизменном положении прикрытых шиберов или клапанов уже не обеспечивается требуемый топливовоздушный разбаланс, как это имело место на максимальных нагрузках. Поэтому эффект нестехиометрического сжигания становится менее выраженным, а эффект снижения эмиссии NOX -менее значительными (рис. 136).

Известно, что внедрение отдельных технологических мероприятий на действующих котлах приводит к некоторому ухудшению технико-экономических и надежностных показателей работы котлов. Поэтому в данной работе для котла ТГМ-84Б было произведено специальное исследование с целью сравнения КПД котла и ряда других показателей при обычном и нестехиометрическом сжигании газа и мазута. Результаты исследований показали, что при организации нестехиометрического сжигания топлив температура газов в поворотной камере снизилась на 10-т-20°С, а температура уходящих газов снижалась на 2-т5°С, т.е. можно констатировать, что не происходило увеличения потерь тепла с уходящими газами. Содержание СО в уходящих газах при переходе на нестехиометрическое сжигание оставалось на обычном уровне и не превышало об. Таким образом, потери тепла с химическим

недожогом как при обычном, так и при нестехиометрическом сжигании не превышали 0,02% на природном газе и 0,04% - на мазуте. Проведенные испытания позволяют утверждать, что КПД котла при переходе на нестехиометрическое сжигание практически остается на прежнем уровне (рис. 14).

Показатели надежности работы котлов при их переводе на нестехиометрический режим сжигания оценивались путем контроля величины максимальной температуры металла труб пароперегревателей. В состав перегревательных поверхностей нагрева на исследуемых котлах ТГМ-84Б входили ширмовый (ШПП), настенный (НПП) и горячий пакет

а)

б) _

Рис. 13. Зависимость эффективности снижения выхода оксидов азота ДЫОх при нестехиометрическом сжигании топлив от нагрузки

конвективного (КПП) пароперегревателей. Сравнение величин максимальных температур стенок пароперегревателей во всем диапазоне рабочих нагрузок показало, что при переходе на нестехиометрическое сжигание газа, мазута и их смеси отличие составляло всего ±(5-г-15)0С. На всех нагрузках при нестехиометрическом режиме сжигания топлив величины максимальных температур металла были существенно ниже допустимых рабочих температур для стали 12Х1МФ. Следовательно, перевод котла на нестехиометрическое сжигание не ухудшает показателей надежности работы высокотемпературных поверхностей нагрева.

"200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 Эпе

Рис. 14. Влияние нестехиометричесиэго сжигания на КПД котла

Выполненные экспериментальные исследования способа нестехиомет-рического сжигания природного газа и мазута на разных котлах подтвердили основные выводы расчетно-теоретических исследований. Полученные опытные данные, а также результаты других авторов позволяют сделать аргументированный вывод о том, что нестехиометрическое сжигание является эффективным технологическим (внутритопочным) мероприятием, позволяющим снизить выбросы оксидов азота на ЗО-г-55% (табл. 5). Для получения дополнительного снижения выбросов N0 (свыше 40-=-50%) нестехиометрическое сжигание может использоваться в сочетании с рециркуляцией дымовых газов или вводом влаги в зону горения.

Дополнительными преимуществами данного способа сжигания, выявленные в процессе его внедрения и проверки на действующих котлах, являются: возможность реализации на большинстве серийных паровых и водогрейных котлов независимо от конструкций топочной камеры и горелочных устройств; простота реализации на действующих котлах без проведения их реконструкции и замены тягодутьевых машин; отсутствие дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат на реализацию; быстрая адаптация оперативного персонала к данному нетрадиционному способу сжигания топлива.

Таблица 5

Эффективность снижения выбросов оксидов азота при реализации нестехиометрического сжигания

Котел Топливо Выбросы NOx; мг/м3 Снижение выбросов N0» %

обычное сжигание нестехиометрическое сжигание

ПТВМ-100 мазут 250 170+175 30

БКЗ-320-140ГМ мазут мазут+Я=20% 510+530 510+530 280+300 190+220 43+45 58+65

ТГМ-84Б мазут прир. газ прир. газ/мазут 430 250 340 260 135 220 40 45 35

БКЭ-75-35ГМ мазут 330+350 150+155 50+55

ТПЕ-430 прир. газ 250 170 32

Проведенные комплексные расчетно-теоретические и экспериментальные исследования способа нестехиометрического сжигания газа и мазута и анализ их результатов позволили разработать практические рекомендации по реализации этого способа нетрадиционного сжигания на действующих котлах.

Для поддержания высокой эффективности снижения NOX во всем рабочем диапазоне нагрузок в двенадцатой главе был предложен способ комбинированного сжигания, представляющий собой сочетание способов нестехиометрического и двухступенчатого сжигания.

Исследованный в работе упрощенный способ двухступенчатого сжигания за счет отключения части горелок по топливу показал возможность снижения выбросов оксидов азота на 40+67% . Однако недостатком такой упрощенной схемы является невозможность обеспечить требуемый расход топлива через оставшиеся горелки на максимальных нагрузках для большинства действующих котлов.

Суть комбинированного способа сжигания сводится к следующему. На максимальных нагрузках, когда на действующих котлах невозможно отключить часть горелок по топливу, организуется нестехиометрическое сжигание. При этом достигается снижение выбросов NOx на 35 55%. На пониженных нагрузках, когда эффективность нестехиометрического сжигания уменьшается (см. рис. 13) появляется возможность реализации двухступенчатого сжигания за счет отключения ряда горелок по топливу. В этом случае нестехиометрическое сжигание реализуется за счет рассогласования топливовоздушного соотношения в горелках и сжигание топлива происходит в двух зонах - восстановительной и

окислительной (£^,¿>1). При снижении нагрузки котла горелки, в которых избытки воздуха были больше стехиометрических полностью

отключаются по топливу, а воздух продолжает поступать в таком же количестве, как и ранее. Таким образом, режим сжигания топлива на пониженных нагрузках автоматически переходит из нестехиометрического в двухступенчатый.

На рис. 15 представлены опытные данные по реализации комбинированного режима сжигания на котлах ТПЕ-430 и ТГМ-84Б при сжигании природного газа. В результате удалось обеспечить устойчивое снижение NOX на 35 — 55% во всем рабочем диапазоне нагрузок. При этом не было отмечено интенсивного увеличения содержания оксида углерода СО и бенз(а)пирена (табл. 6).

Таблица 6

Содержание примесей в дымовых газах котлов на переходной нагрузке (О = 70% Оном) в зависимости от способа сжигания природного газа

Тип котла Способ сжигания Содержание примесей в дымовых газах (в сечении РВЭ)

N0, мг/м3 СО, мг/м3 БП, нг/м3

ТГМ-84Б Обычное сжигание 170 0-20 50-80

^"^¿^й^^ие--: - Г" 60-90

Двухступенчатое сжигание 75 10-70 90-110

ТПЕ-430 Обычное сжигание 190 0-20 50-70

Йг'йгехиомёгрилеское -сжигание - 140 ' 10 60-100

Двухступенчатое сжигание 115 10-70 50-150

Для внедрения предложенного комбинированного способа сжигания требуется проведение только наладочных испытаний для составления режимной карты работы котла. Поэтому данный способ может быть рекомендован для внедрения на газомазутных котлах в качестве малозатратного и быстро внедряемого эффективного воздухоохранного мероприятия.

Как показал анализ полученных результатов, переход на комбинированный режим сжигания практически не привел к изменению уровня температур газов по сравнению с режимом традиционного сжигания. Температуры продуктов сгорания в поворотной камере и на выходе из котла остались практически на том же уровне, что и при традиционном сжигании. Различие температуры уходящих газов на сопоставимых режимах не превышало ±5°С, что соизмеримо с погрешностью измерений.

На всех нагрузках при комбинированном сжигании топлив величины максимальных температур металла труб пароперегревательных поверхностей нагрева были существенно ниже допустимых рабочих температур для стали 12Х1МФ. Т.е. надежность работы высокотемпературных поверхностей нагрева при переводе котлов на комбинированное сжигание не ухудшилась.

Таким образом, внедрение предложенного малозатратного способа комбинированного сжигания на действующих котлах (рис. 15) позволяет снизить выбросы оксидов азота на 35*55% и более без ухудшения технико-экономических и надежностных показателей. Реализация комбинированного сжигания на действующих котлах является привлекательной по причине малых материальных и временных затрат, а также быстрой адаптации обслуживающего персонала

По результатам проведенных экспериментальных исследований были разработаны практические рекомендации по внедрению комбинированного способа сжигания топлив на действующих газомазутных котлах без ухудшения характеристик их работы.

ВЫВОДЫ

1. С целью повышения достоверности инструментального определения состава дымовых газов проведены экспериментальные исследования, которые показали следующее:

1.1. Поля концентраций оксида азота, бенз(а)пирена и кислорода в режимном сечении исследованных котлов имеют достаточно высокую равномерность. Поля концентраций оксида углерода СО могут иметь существенную неравномерность из-за высокой чувствительности концентраций СО даже к малым локальным изменениям режимных условий.

1.2. Нагрузка котла и П-образная компоновка газового тракта не оказывают существенного влияния на неравномерность концентрационных полей.

1.3. Для устранения влияния неравномерности концентрационных полей и получения достоверных данных о средних концентрациях N0, БП и Ог в режимном сечении целесообразно использовать многоточечные пробоотборные зонды. Последние следует устанавливать на всю глубину газохода в точках, расположенных примерно посередине правой и левой сторон газохода котлов.

2. Экспериментально подтверждена конверсия продуктов химического недожога топлива - СО и бенз(а)пирена (БП) - на участке газового тракта котельных установок между поворотной камерой котла и дымососом.

2.1. Обнаружено, что конверсия СО имеет место по всему газовому тракту котельной установки вплоть до температур уходящих газов, в то время как конверсия бенз(а)пирена ограничивается температурами до 170 +

200°С. Поэтому содержание СО косвенно характеризует содержание БП в дымовых газах.

2.2. Для контроля эффективности процесса горения топлива в топке котла содержание КОх, СО, БП и Ог в дымовых газах должно измеряться в сечениях газового тракта, максимально приближенных к поворотной камере котла. Для контроля вредных выбросов в атмосферу следует использовать сечения за дымососом котла или непосредственно в дымовой трубе.

2.3. При внедрении малотоксичных способов сжигания топлив рекомендуется проводить одновременные инструментальные измерения содержания СО и бенз(а)пирена в режимном сечении газохода и в сечении за дымососом.

2.4. Экспериментальные результаты показали, что допустимое ГОСТом Р 50831-95 содержание СО при сжигании природного газа может быть снижено с 300 до 125 мг/м3. При работе котлов на природном газе с учетом организации малотоксичных режимов сжигания выбросы бенз(а)пирена в атмосферу не должны превышать 60 •*■ 100 нг/м3.

3. Эксперименты показали, что наиболее экологически чистыми являются режимы с умеренным контролируемым недожогом, которые позволяют снизить эмиссию N0 на 25-5-30%. Суммарный показатель вредности таких режимов в 1,5 + 2,0 раза ниже, чем при обычном сжигании природного газа.

4. При работе котлов на природном газе на обычных режимах сжигания или режимах с умеренным контролируемым недожогом суммарный вклад оксида углерода и БП в общую токсичность выброса от котла в атмосферу не превышает 3%.

5. Проведенные численные эксперименты для различных вариантов отвода продуктов сгорания котлов через дымовую трубу с целью организации достоверного текущего контроля выбросов в атмосферу позволили определить влияние режимных и конструктивных факторов на неравномерность скоростных и концентрационных полей внутри отводящего ствола. Исследовано изменение полей скоростей и концентраций продуктов сгорания по высоте дымовой трубы.

6. Для обеспечения требуемой достоверности контроля вредных газообразных выбросов в атмосферу измерительные системы на дымовой трубе должны быть установлены на расстоянии не менее 10 эквивалентных диаметров от верхней кромки внутренней перегородки.

7. Результаты исследований были использованы при разработке отраслевого стандарта СО 34.02.320-2003 Методические указания "Организация контроля газового состава продуктов сгорания стационарных паровых и водогрейных котлов".

8. Показано, что эффективная работа современной ТЭС, удовлетворяющей существующим экологическим нормативам, невозможна без организации текущего контроля режимов сжигания топлива и вредных выбросов в атмосферу. С этой целью разработана концепция системы

непрерывного контроля (мониторинга) и регулирования вредных выбросов (СНМВ) ТЭС в атмосферу.

8.1. Разработаны требования к автоматизированной СНМВ, ее организационно-иерархическая схема и структурная организация, позволяющие обеспечить выполнение основной цели СНМВ - снижение негативного воздействия ТЭС на окружающую среду, а также повышение эффективности работы энергетического оборудования.

8.2. Проработаны вопросы оптимального выбора и установки измерительных систем в газоходах котлов для регулирования рабочих процессов сжигания топлива и на дымовой трубе для контроля газообразных выбросов в атмосферу.

8.3. Разработаны алгоритм и модель функционирования измерительно-вычислительного комплекса (ИВК) автоматизированной СНМВ, а также структура и компоненты программно-технического обеспечения ИВК.

9. Исследованы и внедрены нетрадиционные способы нестехиометрического и комбинированного сжигания природного газа и мазута, позволяющие снизить выбросы оксидов азота на 35-5-55%.

10. Расчетными кинетическими исследованиями выявлены основные механизмы подавления образования оксидов азота и определены оптимальные режимные условия, обеспечивающие максимальное снижение выхода оксидов азота при нестехиометрическом сжигании природного газа и мазута.

И. Разработаны практические рекомендации по внедрению способов нестехиометрического и комбинированного сжигания на действующих газомазутных котлах, обеспечивающие эффективное снижение выбросов оксидов азота без ухудшения основных технико-экономических и надежностных характеристик их работы.

12. Реализация предложенных нетрадиционных малотоксичных способов нестехиометрического и комбинированного сжигания на действующих котлах является привлекательной по причине малых материальных и временных затрат, а также быстрой адаптации обслуживающего персонала.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Росляков П.В., Закиров И.А., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л., Дроздовский А.П. Оптимизация нестехиометрического сжигания газа и мазута в топках котлов. // "Химическая физика процессов горения и взрыва". XI Симпозиум по горению и взрыву. Том И. Черноголовка. Типография ИХФЧРАН. 1996. С. 159-161.

2. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Закиров И.А., Егорова Л.Е. Методические проблемы контроля газовых выбросов на ТЭС и в котельных // Вестник МЭИ. 1997. №1. С. 25-32.

3. Росляков П.В., Закиров ИА, Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Исследование способа нестехиометрического сжигания природного газа и мазута // Теплоэнергетика. 1997. №9. С. 69-75.

4. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л., Закиров ИА Нестехиометрическое сжигание природного газа и мазута. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Физико-химические проблемы сжигания углеводородных топлив". Россия, Москва. 20-22 мая 1998 г., с. 159.

5. Разработка и внедрение способа нестехиометрического сжигания топлива на газомазутных котлах / П.В. Росляков, И.Л. Ионкин, ИА Закиров и др. // Электрические станции. 1999. №8. С. 12-21.

6. Росляков П.В., Закиров И.А, Егорова Л.Е., Ионкин И.Л., Чадаев А.В., Райсфельд А.А. Система непрерывного контроля и регулирования процесса горения и вредных выбросов в атмосферу. Теплоэнергетика.

2000. №6. С. 35-40.

7. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Чадаев А.В. Реализация систем непрерывного мониторинга вредных выбросов на ТЭС "ТАТЭНЕРГО" // Международная научно-практическая конференция "Экология энергетики-2000": Материалы конференции. -М.: Издательство МЭИ, 2000. - С. 58-61.

8. Росляков П. В., Егорова Л.Е., Закиров И А, Ионкин И.Л. Нестехиометрическое сжигание топлива - эффективное малозатратное природоохранное мероприятие // Международная научно-практическая конференция "Экология энергетики-2000": Материалы конференции. -М.: Издательство МЭИ, 2000. - С. 332-335.

9. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Закиров И.А., Егорова Л.Е., Райсфельд А.А. Разработка типовой системы непрерывного контроля (мониторинга) и регулирования вредных газообразных выбросов ТЭС в атмосферу. Экология и рациональное природопользование. Записки горного института. - С.-Петербург, 2001. Т.149. С.114-117.

10. Росляков П.В., Закиров И.А. Нестехиометрическое сжигание природного газа и мазута на тепловых электростанциях. - М.: Издательство МЭИ,

2001.

11. Росляков П.В., Закиров ИА, Мороховец Ю.Е., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е., Каранкевич ЕА Функционирование информационно-измерительного комплекса при контроле и регулировании вредных выбросов ТЭС. Международный форум информатизации-2002: Доклады международной конференции "Информационные средства и технологии". 15-18 октября 2002 г., в 3-х т.т. Т.З - М.: Янус-К, 2002. С. 47-49.

12. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Закиров И.А., Егорова Л.Е., Мороховец Ю.Е. Технология создания автоматизированной системы непрерывного мониторинга выбросов ТЭС. Международный форум информатизации-2002: Доклады международной конференции "Информационные

средства и технологии". 15-18 октября 2002 г., в 3-х т.т. Т.З - М.: Янус-К, 2002. С.50-53.

13. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е., Каранкевич Е.А. Система непрерывного контроля (мониторинга) и регулирования вредных газообразных выбросов ТЭС в атмосферу. Экология и рациональное природопользование. Записки горного института. - С.Петербург, 2003. Т. 154. С.94-96

14. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Закиров И.А., Егорова Л.Е., Мороховец Ю.Е. Принципы построения ИВК системы непрерывного мониторинга и регулирования выбросов ТЭС. Международный форум инфор-матизации-2003: Доклады международной конференции "Информационные средства и технологии" 14-16 октября 2003 г., в 3-х т.т. Т2.- М.: Янус-К,2003.-С. 8-11.

15. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Закиров И.А., Мороховец Ю.Е Разработка алгоритмов функционирования ИВК системы непрерывного мониторинга и регулирования выбросов ТЭС. Международный форум инфор-матизации-2003: Доклады международной конференции "Информационные средства и технологии" 14-16 октября 2003 г., в 3-х т.т. Т2.- М.: Янус-К, 2003. С. 12-15.

16. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е. Методические указания "Организация контроля газового состава продуктов сгорания стационарных паровых и водогрейных котлов" СО 34.02.320-2003. М.: СПО ОРГРЭС, 2003. 32 с.

17. Контроль вредных выбросов ТЭС в атмосферу/П.В. Росляков, И.Л. Ионкин, И.А Закиров и др.; Под ред. П.В. Рослякова. - М.: Издательство МЭИ, 2004.

18. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л., Закиров И.А. Методы и средства контроля состава дымовых газов на ТЭС- М.: Издательство МЭИ, 2004.- 68 с.

19. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Закиров И.А., Егорова Л.Е. Определение неравномерности полей скоростей и концентраций по высоте дымовой трубы ТЭС. Труды международной конференции "Информационные средства и технологии". 12-14 октября 2004., в 3-х т.т. Т.1.- М.: Янус-К, 2004. С. 7-10.

20. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е. Внедрение малозатратных схем нетрадиционного сжигания топлив на ТЭС. Теплоэнергетика. 2004. №12. С. 6-12.

21. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е. Влияние неравномерности концентрационных полей на достоверность газового анализа. Новое в российской электроэнергетике (ежемесячный электронный журнал). 2005. №1. С. 23-33.

22. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е. Численное моделирование закрученных течений в стволе дымовой трубы. Теплообмен и гидродинамика в закрученных потоках: Тезисы докладов

Второй Российской конференции. - М.: Издательство МЭИ, 2005. С. 144145.

23. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е. Учет неравномерностей скоростных и концентрационных полей при организации инструментального контроля вредных выбросов ТЭС. Новое в российской электроэнергетике (ежемесячный электронный журнал). 2005. №3. С. 35-49.

Подписано в печать ¿Й^^Зак.^ Тир. №0 Пл. Д/* Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

/ ь* \ 13ИЮЛ 2005 I i

„íiirt^íprf j

^ /

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

РАЗДЕЛ I. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ НА ТЭС

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТЕЙ ПОЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ В РАЗЛИЧНЫХ СЕЧЕНИЯХ ГАЗОВОГО ТРАКТА КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

2.1. Краткое описание конструкции испытываемых котлов и методики экспериментальных исследований

2.2. Анализ результатов исследований

2.3. Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОНВЕРСИИ ПРОДУКТОВ ХИМИЧЕСКОГО НЕДОЖОГА ВДОЛЬ ГАЗОВОГО ТРАКТА КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

3.1. Анализ результатов испытаний

3.1.1. Оксиды азота

3.1.2. Бенз(а)пирен

3.1.3. Оксид углерода

3.2. Оценка суммарной токсичности уходящих газов котельной установки

Защита атмосферного воздуха является одной из наиболее актуальных проблем в современном технологическом обществе, поскольку научно-технический прогресс и расширение производства связано с возрастанием негативных антропогенных воздействий на окружающую среду. Наибольшая опасность загрязнения атмосферного воздуха связана с процессами сжигания топлива на тепловых электрических станциях и в котельных. Последние выбрасывают в атмосферу значительное количество твердых частиц (зола, пыль, сажа) и газообразных веществ (оксиды серы, азота и углерода, полициклические ароматические углеводороды, водяные пары и др.). Это привело к тому, что развитие теплоэнергетики как в России, так и за рубежом в значительной степени определяется экологическими требованиями. Поэтому вполне оправдано широкое развитие научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ, направленных на создание нового и модернизацию действующего энергетического оборудования, которое удовлетворяло бы самым жестким современным экологическим требованиям.

Одним из наиболее вредных компонентов продуктов сгорания органических топлив, учитывая их токсичность и массовый выброс, являются оксиды азота. Главной проблемой, возникающей в результате присутствия в атмосферном воздухе оксидов азота, является их прямое и косвенное негативное воздействие на жизнь и здоровье человека, биосферу, природные ресурсы и др. В настоящее время уровень выбросов оксидов азота с продуктами сгорания является одной из основных технико-экономических характеристик паровых и водогрейных котлов.

Для решения проблемы снижения эмиссии оксидов азота в рамках Государственной научно-технической программы России "Экологически чистая энергетика" ВТИ, ЦКТИ, ЭНИН, МЭИ, ИВТ РАН, и другими организациями были разработаны новые малотоксичные способы сжигания органических топлив на ТЭС и в котельных. Предложенные технологические мероприятия позволяют снижать выбросы оксидов азота до 50-70%. Однако опыт их использования на действующем энергетическом оборудовании, как правило, сопровождался увеличением выбросов других вредных веществ - оксида углерода и углеводородов, что снижало их экологическую эффективность.

Проблемы снижения, контроля и управления выбросами от теплоэнергетических объектов требует системного подхода к решению поставленных задач. Системный подход позволяет сформулировать стратегию снижения вредных выбросов и разработать систему технологических и управленческих мероприятий для ее практической реализации.

Российская теплоэнергетика в настоящее время имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при разработке и реализации экологической стратегии. Это, в первую очередь, существенная доля природного газа, которая составляет более 68% в топливном балансе. Второй особенностью является большое количество старых котельных агрегатов на ТЭС, которые имеют повышенные выбросы в окружающую среду, и замедлившийся ввод нового оборудования. Третья особенность -низкий уровень платы ТЭС за загрязнение окружающей среды. Это приводит к тому, что капитальные и эксплуатационные затраты при внедрении природоохранных мероприятий часто значительно выше оплаты за выбросы, что делает внедрение таких технологий экономически невыгодным.

Поэтому для широкого внедрения в российской теплоэнергетике воздухоохранных мероприятий и экологически чистых технологий сжигания топлив, учитывая современную экономическую ситуацию, важно, чтобы оно не сопровождалось значительными капитальными и эксплуатационными затратами, не требовало дополнительных площадей, не вызывало побочных негативных явлений экологического характера и, по возможности, могло быть проведено силами собственного персонала. Другими словами малозатратные и быстро реализуемые воздухоохранные мероприятия для ТЭС в настоящее время являются наиболее востребованными. При этом особенно важно, чтобы внедрение технологических мероприятий на действующем оборудовании не вызывало снижение эффективности и надежности работы котлов.

Данная диссертационная работа посвящена разработке теоретических и экспериментальных основ для комплексного внедрения природоохранных технологий на действующих тепловых электростанциях.

В диссертации проведены экспериментальные исследования процессов конверсии вредных примесей и неравномерности концентрационных полей в различных сечениях газового тракта котельных установок с целью повышения достоверности инструментального анализа. На их базе разработаны методические указания (отраслевой стандарт) по определению газового состава продуктов сгорания паровых и водогрейных котлов.

Разработана концепция системы непрерывного контроля (мониторинга) и контроля вредных выбросов ТЭС (СНМВ) в атмосферу, которая предназначена для решения целого комплекса природоохранных задач. Разработаны информационно-измерительный комплекс системы мониторинга, а также требования к измерительным системам, вспомогательному оборудованию как к составным частям СНМВ. Проведено внедрение элементов СНМВ на действующих ТЭС. В общем случае СНМВ обеспечивает контроль массовых и учет валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и получение необходимой информации для работы экспертных систем и систем регулирования технологических процессов сжигания топлива.

Выполнены расчетно-теоретические и экспериментальные исследования малозатратных способов нестехиометрического и комбинированного сжигания природного газа и мазута на ряде паровых и водогрейных котлов, позволяющих значительно снизить выбросы оксидов азота с уходящими газами. На базе обобщения результатов экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации по эффективному внедрению способов нетрадиционного сжигания топлив на действующих газомазутных котлах без ухудшения их технико-экономических характеристик и показателей надежности.

Автор защищает результаты теоретических и экспериментальных исследований, их обобщение и рекомендации по внедрению в промышленность.

Диссертация содержит изложение и обобщение материалов, являющихся личным вкладом автора в работы, в проведении которых участвовали сотрудники МЭИ(ТУ) П.В. Росляков, Л.Е.Егорова, И.Л. Ионкин, а также сотрудники Казанской ТЭЦ-3 ОАО "Татэнерго", которым автор выражает глубокую признательность.

Автор выражает особую признательность и благодарность научному консультанту доктору технических наук профессору П.В. Рослякову.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. С целью повышения достоверности инструментального определения состава дымовых газов проведены экспериментальные исследования, которые показали следующее:

1.1. Поля концентраций оксида азота, бенз(а)пирена и кислорода в режимном сечении исследованных котлов имеют достаточно высокую равномерность. Поля концентраций оксида углерода СО могут иметь существенную неравномерность из-за высокой чувствительности концентраций СО даже к малым локальным изменениям режимных условий.

1.2. Нагрузка котла и П-образная компоновка газового тракта не оказывают существенного влияния на неравномерность концентрационных полей.

1.3. Для устранения влияния неравномерности концентрационных полей и получения достоверных данных о средних концентрациях N0, БП и Ог в режимном сечении целесообразно использовать многоточечные пробоотборные зонды. Последние следует устанавливать на всю глубину газохода в точках, расположенных примерно посередине правой и левой сторон газохода котлов.

2. Экспериментально подтверждена конверсия продуктов химического недожога топлива - СО и бенз(а)пирена (БП) - на участке газового тракта котельных установок между поворотной камерой котла и дымососом.

2.1. Обнаружено, что конверсия СО имеет место по всему газовому тракту котельной установки вплоть до температур уходящих газов, в то время как конверсия бенз(а)пирена ограничивается температурами до 170 200°С. Поэтому содержание СО косвенно характеризует содержание БП в дымовых газах.

2.2. Для контроля эффективности процесса горения топлива в топке котла содержание КОх, СО, БП и О2 в дымовых газах должно измеряться в сечениях газового тракта, максимально приближенных к поворотной камере котла. Для контроля вредных выбросов в атмосферу следует использовать сечения за дымососом котла или непосредственно в дымовой трубе.

2.3. При внедрении малотоксичных способов сжигания топлив рекомендуется проводить одновременные инструментальные измерения содержания СО и бенз(а)пирена в режимном сечении газохода и в сечении за дымососом.

2.4. Экспериментальные результаты показали, что допустимое ГОСТом Р 50831-95 содержание СО при сжигании природного газа может быть снижено с 300 до 125 мг/м3. При работе котлов на природном газе с учетом организации малотоксичных режимов сжигания выбросы бенз(а)пирена в атмосферу не должны превышать 60 100 нг/м3.

3. Эксперименты показали, что наиболее экологически чистыми являются режимы с умеренным контролируемым недожогом, которые позволяют снизить эмиссию N0 на 25-КЗО%. Суммарный показатель вредности таких режимов в 1,5 2,0 раза ниже, чем при обычном сжигании природного газа.

4. При работе котлов на природном газе на обычных режимах сжигания или режимах с умеренным контролируемым недожогом суммарный вклад оксида углерода и БП в общую токсичность выброса от котла в атмосферу не превышает 3%.

5. Проведенные численные эксперименты для различных вариантов отвода продуктов сгорания котлов через дымовую трубу с целью организации достоверного текущего контроля выбросов в атмосферу позволили определить влияние режимных и конструктивных факторов на неравномерность скоростных и концентрационных полей внутри отводящего ствола. Исследовано изменение полей скоростей и концентраций продуктов сгорания по высоте дымовой трубы.

6. Для обеспечения требуемой достоверности контроля вредных газообразных выбросов в атмосферу измерительные системы на дымовой трубе должны быть установлены на расстоянии не менее 10 эквивалентных диаметров от верхней кромки внутренней перегородки.

7. Результаты исследований были использованы при разработке отраслевого стандарта СО 34.02.320-2003 Методические указания "Организация контроля газового состава продуктов сгорания стационарных паровых и водогрейных котлов".

8. Показано, что эффективная работа современной ТЭС, удовлетворяющей существующим экологическим нормативам, невозможна без организации текущего контроля режимов сжигания топлива и вредных выбросов в атмосферу. С этой целью разработана концепция системы непрерывного контроля (мониторинга) и регулирования вредных выбросов (СНМВ) ТЭС в атмосферу.

8.1. Разработаны требования к автоматизированной СНМВ, ее организационно-иерархическая схема и структурная организация, позволяющие обеспечить выполнение основной цели СНМВ - снижение негативного воздействия ТЭС на окружающую среду, а также повышение эффективности работы энергетического оборудования.

8.2. Проработаны вопросы оптимального выбора и установки измерительных систем в газоходах котлов для регулирования рабочих процессов сжигания топлива и на дымовой трубе для контроля газообразных выбросов в атмосферу.

8.3. Разработаны алгоритм и модель функционирования измерительно-вычислительного комплекса (ИВК) автоматизированной СНМВ, а также структура и компоненты программно-технического обеспечения ИВК.

9. Исследованы и внедрены нетрадиционные способы нестехиометрического и комбинированного сжигания природного газа и мазута, позволяющие снизить выбросы оксидов азота на 35-55%.

10. Расчетными кинетическими исследованиями выявлены основные механизмы подавления образования оксидов азота и определены оптимальные режимные условия, обеспечивающие максимальное снижение выхода оксидов азота при нестехиометрическом сжигании природного газа и мазута.

11. Разработаны практические рекомендации по внедрению способов нестехиометрического и комбинированного сжигания на действующих газомазутных котлах, обеспечивающие эффективное снижение выбросов оксидов азота без ухудшения основных технико-экономических и надежностных характеристик их работы.

12. Реализация предложенных нетрадиционных малотоксичных способов нестехиометрического и комбинированного сжигания на действующих котлах является привлекательной по причине малых материальных и временных затрат, а также быстрой адаптации обслуживающего персонала.

452

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАЗДЕЛУ III

1. Проведены расчетно-теоретические исследования кинетики процессов образования оксидов азота в восстановительной и окислительной зонах горения при нестехиометрическом сжигании природного газа и мазута и получены расчетные зависимости влияния величин избытка воздуха и скорости прогрева факела.

2. Выявлено, что основной выход N0 при нестехиометрическом сжигании природного газа имеет место в зоне дожигания после смешения восстановительного и окислительного факелов по "термическому" механизму при высоких температурах и за счет окисления азотсодержащих радикалов RN, образовавшихся ранее в восстановительной зоне по "быстрому" механизму. При нестехиометрическом сжигании мазута конечное содержание NO в уходящих из топки газах определяется образованием оксидов азота как в окислительной зоне по "топливному" механизму, так и в зоне дожигания.

3. Расчетными исследованиями определены оптимальные величины избытков воздуха в восстановительной и окислительной зонах горения, обеспечивающие максимальное снижение выхода оксидов азота при нестехиометрическом сжигании природного газа и мазута. Показано, что при оптимальных условиях организации нестехиометрического сжигания в случае подачи одинакового количества топлива в восстановительную и окислительную зоны возможно снизить конечный выход N0 более чем на 80% для природного газа и на 56% для мазута. Расчеты кинетики образования SO2 и SO3 позволяют утверждать, что переход на нестехиометрическое сжигание сернистого мазута не вызывает увеличения интенсивности низкотемпературной сернистой коррозии конвективных поверхностей нагрева по сравнению с его традиционным сжиганием.

4. Проведенные экспериментальные исследования различных способов организации нестехиометрического сжигания на действующих газомазутных котлах в зависимости от вида топлива, конструктивных и режимных условий подтвердили, что нестехиометрическое сжигание природного газа и мазута является достаточно простым и малозатратным внутритопочным мероприятием, позволяющим снизить выбросы оксидов азота на 30+50% без уменьшения КПД и надежности работы котлов.

5. Расчетными и экспериментальными исследованиями показано, что при реализации нестехиометрического сжигания газомазутных топлив можно добиться дополнительного подавления образования оксидов азота за счет снижения температуры в зоне дожигания путем ввода газов рециркуляции или влаги. Вклад этих мероприятий в суммарное снижение выбросов N0 тем больше, чем больше условия реализации нестехиометрического сжигания отличаются от оптимальных.

6. Предложен и исследован комбинированный способ нетрадиционного сжигания топлив, позволяющий получить высокую степень снижения выбросов оксидов азота на 35ч-50% во всем рабочем диапазоне нагрузок котлов и удовлетворить требования ГОСТ Р 50831-95 для ряда газомазутных котлов.

7. Исследовано влияние предложенного комбинированного способа нетрадиционного сжигания газа и мазута на эффективность и надежность работы котлов. Технико-экономические показатели (температура уходящих газов, химический недожог, надежность пароперегревательных поверхностей) при оптимальной реализации различных схем комбинированного сжигания остаются практически на том же уровне, что и при обычном сжигании топлив.

8. Реализация предложенных нетрадиционных малотоксичных способов нестехиометрического и комбинированного сжигания на действующих котлах является привлекательной по причине малых материальных и временных затрат, а также быстрой адаптации обслуживающего персонала.

По итогам проведенных комплексных исследований разработаны практические рекомендации по внедрению малозатратных способов нестехиометрического сжигания и комбинированного сжигания на действующих газомазутных котлах в зависимости от их конструктивных особенностей, обеспечивающие эффективное снижение выбросов оксидов азота без ухудшения основных технико-экономических и надежностных характеристик их работы.

1. ГОСТ 17.0.0.4-90. Охрана природы. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения. - М.: Изд-во стандартов, 1990.

2. РД 34.02.306-98. Правила организации контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и в котельных. М.: СПО ОРГРЭС, 1998.

3. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

4. ОНД-90. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. СПб.:, ДНТП, 1992.

5. Контроль вредных выбросов ТЭС в атмосферу/П.В. Росляков, И.Л. Ионкин, И.А. Закиров и др.; Под ред. П.В. Рослякова. М.: Издательство МЭИ, 2004.

6. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. -С-Пб., 1991.

7. СО 34.02.320-2003. Методические указания "Организация контроля газового состава продуктов сгорания стационарных паровых и водогрейных котлов". М.: СПО ОРГРЭС, 2003.

8. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.

9. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.-Л.: Энергоатомиздат, 1991.

10. Кемельман Д.Н., Эскин Н.Б., Давидов A.A. Наладка котлоагрегатов. Справочник. М.: Энергия, 1976.

11. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева A.A. Теплотехнические испытания котельных установок-М.: Энергоатомиздат, 1991.

12. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Технологические мероприятия по снижению вредных выбросов ТЭС в атмосферу./ Под ред. П.В. Рослякова. М.: Издательство МЭИ, 2001.

13. ГОСТ Р 50831-95. Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования. М.: ИПК Издательство стандартов, 1996.

14. Герасимов Г.Я., Росляков П.В. Моделирование кинетики образования полициклических ароматических углеводородов в пылеугольном факеле. Вестник Московского Государственного Университета. Серия 2. Химия. 1999. Том 40. № 1.

15. Повышение экологических показателей котельных агрегатов и промышленных топливосжигающих установок: Сб. трудов НИПТИ "Атмосфера". М., 1992. Вып. 1.

16. Влияние конструкций и компоновки горелок на содержание вредных веществ в дымовых газах/ А.Д. Горбаненко, В.Е. Чмовж, С.Н. Аничков и др.// Теплоэнергетика. 1982. №4. С. 57 58.

17. Цирульников Л.М., Конюхов В.Г., Кадыров P.A. Охрана воздушного бассейна и пути уменьшения токсичности выбросов газомазутных котлов. Научно-технический обзор. Серия "Использование газа в народном хозяйстве". М.: ВНИИЭГазпром, 1974.

18. РД 34.02.303-98. Отраслевая инструкция по нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для тепловых электростанций и котельных. М.: СПО ОРГРЭС, 1998.

19. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Расчет вредных выбросов ТЭС в атмосферу/ Под ред. П.В. Рослякова. М.: Издательство МЭИ, 2002.

20. РД 34.02.305-98. Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС. М.: АООТ "ВТИ", 1998.

21. Разработка технического задания на систему непрерывного мониторинга вредных газообразных выбросов в атмосферу Казанской ТЭЦ-3. Отчет о НИР. Руководитель П.В. Росляков. М.: МЭИ(ТУ), 1998, 85 с.

22. Разработка алгоритмов функционирования информационно-измерительного комплекса системы непрерывного мониторинга вредных выбросов. Отчет о НИР. Руководитель П.В. Росляков. М.: МЭИ(ТУ), 2003, 94 с.

23. Аэродинамический расчет котельных установок (Нормативный метод) / Под ред. С.И.Мочана. Изд. 3-е. Л.: Энергия, 1977.

24. Техническими требованиями к автоматизированной системе контроля выбросов загрязняющих веществ ТЭС. М.: РАО "ЕЭС России", 1997

25. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. М.: Машиностроение, 1983.

26. Huber G.W., Shan G. Continuous Emissions Monitoring at Ohio Power Plants. 1995.

27. Методические указания по испытаниям паровых котлов при раздельном и совместном сжигании природного газа и мазута. М.: СПО "Союзтехэнерго", 1988.

28. Методические указания по определению содержания окислов азота в дымовых газах (экспресс-методы) ТУ 34-70-041-83.-М.: СПО "Союзтехэнерго", 1983.

29. Троянкин Ю.В., Смирнов В.М., Соколов Б.А. К методике исследования выбросов оксидов азота топливопотребляющими установками //Промышленная энергетика. 1992. № 8-9. С. 29-30.

30. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова JI.E. Методические проблемы контроля газовых выбросов на ТЭС и в котельных // Вестник МЭИ М.: Изд-во МЭИ. 1997. №1. С. 25-32.

31. Росляков П.В., Закиров И.А., Ионкин И.Л., Егорова Л.Е. Исследование процессов конверсии оксида углерода и бенз(а)пирена вдоль газового тракта котельных установок// Теплоэнергетика. 2005. №4. С. 44-50.

32. Типовая инструкция по организации системы контроля промышленных выбросов в отрасли промышленности. Л.: Изд-во ГГО, 1986.

33. Сборник законодательных, нормативных и методических документов для экспертизы воздухоохранных мероприятий. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.

34. ГОСТ 8.504-84 ГСИ Требования к построению, содержанию и изложению документов, регламентирующих методики выполнения измерений содержания компонентов проб вещества и материалов. 1984. 16 с.

35. ГОСТ 8.505-84 ГСИ Метрологическая аттестация методик выполнения измерений содержания компонентов проб вещества и материалов. 1984. 7с.

36. РД 153-34.0-02.314.98. Положение о регулировании выбросов в атмосферу в период неблагоприятных метеорологических условий на тепловых электростанциях и котельных. М.: СПО ОРГРЭС, 1998.

37. Перечень методик измерения концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий, допущенных к применению. -М.: 2001.

38. ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

39. Справочник по котельным установкам: Топливо. Топливоприготов-ление. Топки и топочные процессы. /Под общ. ред. М.И.Неуймина, Т.С.Добрякова. М.: Машиностроение, 1993.

40. Лавров Н.В., Розенфельд Э.И., Хаустович Г.П. Процессы горения топлива и защита окружающей среды. М.: Металлургия, 1981.

41. Сигал И .Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. -Л.: Недра, 1988.

42. Образование и разложение загрязняющих веществ в пламени: Пер. с англ. /Ред. Н.А.Чигир. М.: Машиностроение, 1981.

43. Брюханов О.Н., Мастрюков Б.С. Аэродинамика, горение и теплообмен при сжигании топлива: Справочное пособие. СПб.: Недра, 1994.

44. Хзмалян Д.М. Теория топочных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1990.

45. Моделирование горения твердого топлива /Э.П.Волков, Л.И.Зайчик, В.А.Першуков. М.: Наука. 1994.

46. РД 52.04.59-85. Охрана природы. Атмосфера. Требования к точности контроля промышленных выбросов. Методические указания.

47. Разработка технического задания на систему мониторинга вредных газообразных выбросов и жидких стоков ПЭО "ТАТЭНЕРГО". Отчет о НИР / МЭИ; Руководитель Росляков П.В. М., 1996.

48. Общие технические требования к программно-техническим комплексам для АСУ ТП тепловых электростанций, РД34.35.127-93 -М.: СПО ОРГРЭС, 1995.

49. ГОСТ 19.101-77. Единая система программной документации. Виды программ и программных документов.

50. ГОСТ 24.103-84. Система технической документации на АСУ. Общие положения.

51. ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы.1. Термины и определения.

52. ГОСТ 34.201-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем.

53. ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания.

54. ГОСТ 34.602-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

55. ГОСТ 34.603-92. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды испытаний автоматизированных систем.

56. РД 50-34.698-90. Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов.

57. Система мониторинга вредных газообразных и жидких выбросов тепловых электростанций /Росляков П.В., Ионкин И.Л., Щелоков Ю.В. и др. Электрические станции, 1998, №3.

58. Разработка программно-вычислительного комплекса системы мониторинга вредных газообразных и жидких выбросов тепловых электростанций /Росляков П.В., Ионкин И.Л., Щелоков Ю.В. и др. -Электрические станции, 1998, №7.

59. Разработка системы мониторинга вредных газообразных выбросов Казанской ТЭЦ-З/Отчет о НИР/ МЭИ, руководитель Росляков П.В. -М.: 1998.

60. Технические предложения на систему непрерывного мониторинга вредных газообразных выбросов в атмосферу Казанской ТЭЦ-3. Отчет о НИР /"Энергоситемотехника-2000", МЭИ (ТУ); Руководитель Росляков П.В. М., 2000.

61. Росляков П.В. Проблемы российского топливно-энергетического комплекса /Вестник МЭИ. 2003. №5. С. 20-26.

62. Применение в отрасли технологических методов снижения выбросов оксидов азота. Методические рекомендации /Составитель В.Л.Шульман. Свердловск, Уралтехэнерго. 1989.

63. Развитие технологий подготовки и сжигания топлива на электростанциях. Сборник научных статей /Под ред. А.Г.Тумановского, В.Р.Котлера. М.: ВТИ, 1996.

64. Котлер B.P., Енякин Ю.П. Реализация и эффективность технологических методов подавления оксидов азота на ТЭС. //Теплоэнергетика. 1994. №6. С. 2-9.

65. Дьяков А.Ф., Берсенев А.П., Гаврилов Е.И. Макроэкологические аспекты развития теплоэнергетики России. //Теплоэнергетика. 1996. №2. С. 29-33.

66. Росляков П.В. Разработка теоретических основ образования оксидов азота при сжигании органических топлив и путей снижения их выхода в котлах и энергетических установках. Дисс. . доктора техн. наук. М.; МЭИ, 1993.

67. Реализация нестехиометрического сжигания мазута с целью снижения выбросов оксидов азота /П.В.Росляков, А.В.Вершинин, А.Э.Зелинский //Электрические станции. 1991. №3. С. 31-35.

68. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. М.: Энергоатомиздат, 1987

69. Росляков П.В., Чжун Бэйцзин. Природа эмиссии быстрых оксидовазота при сжигании органических топлив //Теплоэнергетика. 1994. №1. С. 71-75.

70. Ионкин И.Л. Пути повышения эффективности двухступенчатого сжигания природного газа и мазута в паровых и водогрейных котлах. Дисс. . канд. техн. наук. М., 2002.

71. Росляков П.В., Колесникова JI.E. Пакет прикладных программ для расчета эмиссии оксидов серы и азота в энергетических установках. Кинетика химических реакций. Тезисы X Симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка, ИХФЧ, 1992. С. 35-36.

72. Математическое моделирование и расчет эмиссии токсичных продуктов сгорания органических топлив /П.В.Росляков, Л.Е.Егорова, А.В.Буркова и др. //Теплоэнергетика. 1993. №7. С. 63-68.

73. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). М.: Энергия, 1973.

74. Продукты сгорания природного газа при высоких температурах (состав и термодинамические свойства) /И.Н.Карп, Б.С.Сорока, Л.Н.Дашевский и др. Киев.: Техника, 1967.

75. Росляков П.В., Закиров И.А., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л., Дроздовский А.П. Оптимизация нестехиометрического сжигания газа и мазута в топках котлов. // "Химическая физика процессов горения и взрыва".

76. Щ XI Симпозиум по горению и взрыву. Том II. Черноголовка.

77. Типография ИХФЧ РАН. 1996. С. 159-161.

78. Природоохранные технологии ТЭС. Сборник научных статей /Под ред. Г.Г.Ольховского, А.Г.Тумановского, В.П.Глебова. М.: ВТИ, 1996.

79. Васильев В.П., Цирульников Л.М., Кадыров P.A. О некоторых особенностях образования токсичных и агрессивных продуктов горения газа и мазута //Теплоэнергетика. 1983. №3. С. 60-61.

80. Росляков П.В., Закиров И.А., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Исследованиеспособа нестехиометрического сжигания природного газа и мазута. //Теплоэнергетика. 1997. №9. С. 69-75.

81. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Чжун Бэйцзин. Принципы стадийного горения твердых топлив, обеспечивающие минимальный выход оксидов азота//Теплоэнергетика. 1994. №12. С. 51-55.

82. Тачтон. Влияние конструкции камеры сгорания газовой турбины и условий ее работы на эффективность снижения выбросов N0* путем впрыска воды или пара //Энергетические машины и установки. 1985.•• №3. С. 118-126.

83. Росляков П.В. Механизм влияния добавок воды и влагосодержания топлива на образование термических и топливных оксидов азота //Известия вузов. Энергетика. 1988. №7. С. 59-64.

84. Васильев В.В., Цирульников Л.М. Сокращение выброса окислов азота путем зонального впрыска влаги в топках котлов //Электрические станции. 1986. №2. С. 38-40.

85. Подавление оксидов азота дозированным впрыском воды в зону горения топки котла /В.И.Кормилицын, М.Г.Лысков, В.М.Новиков идр. //Теплоэнергетика. 1990. №10. С. 73-78.

86. Лукомявичюс В.П., Цирульников Л.М., Швенягян П.П. О факторах, влияющих на эффективность подавления образования окислов азотавводом влаги в зону горения //Теплоэнергетика. 1986. №7. С. 9-12.

87. Разработка технических предложений по подавлению выбросовоксидов азота на ТЭЦ ГАЗ: Отчет о НИР /Ин-т высоких температур

88. ИВТАН); Руководитель Масленников В.М. Г.р. №01880666298. М. 1990.

89. Изюмов М.А., Росляков П.В. Расчетные исследования образования серного ангидрида и окислов азота при сжигании жидких и газообразных топлив //Известия вузов. Энергетика. 1981. №10. С. 4046.

90. Белосельский Б.С. Топочные мазуты. М.: Энергия, 1978.

91. Ахмедов Р.Б., Цирульников JI.M. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив. Л.: Недра, 1984.

92. Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов. Л.: Недра. 1989.

93. Tseregounis S.I., Smith O.I. An experimental investigation of fuel sulphur -fuel nitrogen interaction in low-pressure premixed flame //20-th Symposium (Int.) On Combustion. 1984. P. 761-768.

94. Опыт перевода котлоагрегатов на сжигание АШ и мазута в пересекающихся струях /А.А.Мадоян, А.П.Ковалев, Ю.М.Шведов и др. //Электрические станции. 1977. №6. С. 16-19.

95. Магадеев В.Ш. Коррозия газового тракта котельных установок. М.: Энергоатомиздат, 1986.

96. Брытчиков Н.Я., Горбатенко В.Я. Образование серного ангидрида в топках парогенераторов //Теплоэнергетика. 1978. №8. С. 23-27.

97. Баррет, Хаммел, Рейд. Образование SO3 в некаталитической камере сгорания //Энергетические машины и установки. 1966. №2. С. 56-65.

98. Скорик Л.Д. Исследование процессов образования агрессивных сернистых соединений при сжигании сероводородосодержащего природного газа. Автореферат канд. дисс. М.: ВТИ, 1975.

99. ОСТ 108.005.37-84. Оценка уровня качества газомазутных горелок стационарных паровых котлов. М.: Изд-во стандартов, 1984.

100. Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов: Справ. -М.: Энергоатомиздат, 1992.

101. ОСТ 108.031.08-85 Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность.

102. Внедрение малозатратных схем нетрадиционного сжигания топлив на ТЭС/П.В. Росляков, И.А. Закиров, И.Л. Ионкин, J1.E. Егорова//Теплоэнергетика. 2004. №12. С. 6-12.

103. Росляков П.В., Егорова JI.E., Ионкин И.Л., Привезенцев Д.В. Исследование ступенчатого сжигания природного газа и мазута //Вестник МЭИ. 2001. №3. С. 5-13.

104. Юб.Лукачев C.B., Матвеев С.Г. Некоторые вопросы образования бенз(а)пирена в турбулентном диффузионном факеле //Физика горения и взрыва. 1990. №3. С. 33-36.

105. Закиров И.А. Исследование и внедрение способа нестехиометричес-кого сжигания топлива в газомазутных котлах с целью снижения выбросов оксидов азота. Дисс. . канд. техн. наук. М., 1999.