2 Засоби зменшення викидів оксидів азоту

ГПК двоокису азоту (NO₂) у 6 разів нижче, чим для сірчистого ангідріда (SO₃), у 30 разів менше, ніж для окису вуглецю (СО), що говорить про велику токсичність оксидів азоту.

Механізм утворення окислів азоту залежить від виду і складу палива, знаходиться у великій залежності від конструкції топки, засобу спалювання, рівня температур і надлишку повітря в топці. Окисли азоту складаються в основному на 95 - 99 % із NO, що утворюються в топковій камері за рахунок окислювання при високих температурах азоту палива і азоту, який міститься в повітрі, що подається на горіння і що присмоктується в топку і 1-5 % NO₂ за рахунок доокислення NO, що відбувається при низьких температурах в основному на відкритому повітрі:

N₂ + O₂ = 2NO - Q,

NO + 0,5O₂  NO₂.

Основні методи зниження утворення оксидів азоту в топковій камері:

1) Рециркуляція димових газів у топкову камеру. При цьому продукти спалювання при температурі 300-400^оС відбираються звичайно після водяного економайзера спеціальним рециркуляційним димососом і подаються через шліци під пальниками або кільцевий канал навколо пальників, або підмішуються в дутьове повітря перед пальниками. При цьому, використовуючи рециркуляцію димових газів поряд із зменшенням температури горіння ми одержуємо зниження концентрації кисню, зменшення швидкості горіння і розтягування зони горіння, тобто більш ефективному зниженню температури в топковій камері за рахунок більш ефективному охолодженню цієї зони горіння топковими кранами.

2) Двостадійне спалювання палива: У даному випадку в первинну зону горіння подається повітря менше, ніж це теоретично необхідно для повного спалювання палива ( = 0,8 - 0,95). У цій зоні відбувається неповне горіння палива з частковою його газифікацією при зниженій температурі і, отже, зниженому вмісту окислів азоту.

В вторинну зону подається чисте або збіднена паливом суміш для допалювання продуктів неповного спалювання. Процес горіння в заключної його стадії відбувається при більш низькій температурі.

Даний засіб дозволяє зменшити кількість окислів азоту на 25-35 %. Застосування спеціальних пальникових пристроїв для систем 2-остадійного горіння або одержання розтягнутого смолоскипа по довжині топкової камери дозволяє знизити викиди окислів азоту на 30-40 %.

3) Зниження коефіцієнта надлишку повітря в топці до  = 1,02 - 1,07 дозволяє зменшити концентрації О₂ і зменшити утворення NO.

3 Розсіювання шкідливих домішок і вибір висоти димової труби

Основним призначенням димаря є відвід продуктів спалювання в більш високі прошарки атмосфери, щоб поліпшити умови розсіювання їх у повітрі до рівня концентрацій, коли вони стають безпечними для навколишнього середовища.

Розрахунки і вибір висоти димарів, що забезпечує розсіювання шкідливих викидів виконується на основі БН 369-74. Найбільша концентрація шкідливої речовини С_м, мг/м³, у приземному прошарку атмосфери не повинна перевищувати ГДК даної шкідливої речовини в атмосферному повітрі, установленої санітарними нормами, тобто

См  ГДК.

При одночасній спільній присутності в атмосфері декількох шкідливих речовин їх безрозмірна сумарна концентрація q не повинна перевищувати 1( одиниці) при розрахунку по формулі:

,

де С₁, С₂, Сn - концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі в одній і тій же точці місцевості, мг/м³;

ГДК₁, ГДК₂, ГДКn - відповідні максимальні ГДК шкідливих речовин в атмосферному повітрі, мг/м³.

На підставі наявних рекомендацій кількість шкідливих речовин М, г/с, що викидаються в атмосферу з продуктами спалювання котлоагрегатів:

а) попелу і палива , що недогоріло:

М_п = 10 (А^р + q₄)a_вин В_р(1 - ),

де А^р - зольність палива, %; q₄ - утрата теплоти від механічного недопалу, %; а_вин - частка твердих часток, виносимих із топки; В_р - розрахункова витрата палива, кг/с;  - ступінь очищення золоуловлювача.

б) кількість окислів сірки при перерахунку на SO₂ :

,

де S ^p - вміст сірки в паливі, %; - частка окислів сірки, пов'язаних летучим попелом (с. 463[1]); - частка окислів що уловлюються в золоуловлювачі. Для сухих -біля 0, для мокрих золоуловлювачей по мал. 12.4 [1].

в) окису вуглецю:

де С_н - коефіцієнт, що залежить від виду палива, що спалюється (табл. 12.6 [1]); _н - поправочний коефіцієнт, що враховує вплив режиму горіння. При нормальних умовах _н біля 1.

г) окислів азоту в перерахунку на NO₂ :

,

де ₁ - безрозмірний коефіцієнт, що враховує якість палива (табл. 12.7 [1]); k - коефіцієнт, що характеризує вихід окислів азоту на 1 МДж теплоти палива, г/МДж; ₂ - коефіцієнт, що характеризує ефективність рециркуляції газів (табл. 12.8 [1]); r - ступінь рециркуляціїї інертних газів;₃ - коефіцієнт, що враховує конструкцію пальників: для вихрових ₃ = 1, для прямоточних ₃ = 0,85.

Визначив кількість шкідливих викидів, що викидаються визначають висоту димаря, м:

,

де А - коефіцієнт, що визначає умови вертикального і горизонтального розсіювання і залежний від температурної стратифікації; М – кількість шкідливих викидів, г/с; F - коефіцієнт, що враховує швидкість осідання (для газоподібних F = 1, для пилюки F = 2 ( 2,5); m,n - безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу з устя джерела викиду (с. 466[1]); z - число димових труб однієї висоти; С_ф - фонова концентрація шкідливих речовин, мг/м³; V₁ – витрата викидів, що видаляються м³/с; Т - різниця температур газів і повітря, ^оС.

Значення А,F,m,n приведені в БН-369-74.

При наявності в газах різноманітних шкідливих домішок висоту димаря Н визначають по найбільшому значенню, що визначається для кожної шкідливої речовини окремо.

Максимальна концентрація пилу і СО₂ на відстані 20Н, г/м³:

.