Теория образования окисей азота в котельных установках средней мощности
(1300-1400 С) вполне возможно.
Параллельно описанной выше одной из теорий, проходили и другие изучения на
основании которой были сделаны следующие выводы :
Азотосодержащие соединения топлива при горении частично окисляются до NO ,
и влияние этого процесса на общее содержание оксида азота в продуктах
сгорания должно быть учтено.
Влияние топливных NOx на общий выброс оксида азота более существенно при
низких температурах процесса горения (Tmax<1800 K), например, при сжигании
низкокачественных углей, особенно при сжигании топлива в кипящем слое, при
горении мазута, антрацитов и других высокореакционных топлив в крупных
топливосжигающих установках влияние топливных NOx меньше.
Образование топливных оксидов азота происходит на начальном участке факела,
в области образования «быстрых» NO и до образование «термических» NO.
Степень перехода азотосодержащих соединений топлива в NO уменьшается с
увеличением концентрации азота в топливе. Однако абсолютный выход NO при
большем содержании азота топлива будет выше.
Степень перехода азотосодержащих соединений топлива в NO быстро нарастает с
увеличением коэффициента избытка.
Выход топливных NO сравнительно слабо (особенно по сравнению с термическим
NO) зависит от температуры процесса.
Вид азотосодержащего соединения и содержание кислорода в топливе не
оказывают влияния на выход топливных NO.
Из способов снижения образования «топливных» NOx наиболее подробно испытаны
методы ступенчатого сжигания топлива.
Выводы .
Выше было показано, что оксид азота может образоваться по трём известным
механизмам :
«термическому», в результате диссоциации молекул на атомы и радикалы и
последующего окисления молекул азота, он исходит из значительной
зависимости выхода NO от температуры, что качественно подтверждается
исследованиями на крупных промышленных установках ;
«быстрому», действующему в начале зоны горению, в основу которого положены
реакции с участием радикалов СН, СН2, он определяет минимальный выход NO
при горении газового топлива, слабо зависит от температуры и сильно от
структуры молекулы топлива ;
«топливному», зависящему от содержания азота в топливе и избытка воздуха.
Образование диоксида азота в процессах горения.
В течении ряда лет существовало мнение, что оксиды азота образуются в
процессах горения в виде монооксида азота и лишь после выхода из дымовой
трубы доокисляются в диоксид. Однако при сжигании богатых смесей и при
сжигании газовоздушных смесей, по составу близких к стехиометрическим ,
было зафиксировано в предпламенной зоне до 14 мг/м^3 диоксида азота. Во
фронте пламени существенных количеств NO2 обнаружить не удалось, что можно
объяснить разложением NO2 в ходе реакции :
[pic]
Так же не исключены и другие реакции разложения NO2.
Образование NO начинается на расстоянии 1 мм от видимого фронта пламени и
достигает максимума во фронте пламени. Отношение NO2/NO уменьшается с
повышением температуры. Разложение NO2 происходит за период = 4*10^-3 с на
отрезке длинной 1 мм от начальной границы видимого фронта пламени. Зона
разложения предпламенной NO2 во фронте пламени совпадает с зоной
образования «быстрых» NO, т.е зоной интенсивного нарастания концентраций
оксида азота. Эффект разложения NO2 в факеле известен и начинает
использовать с целью очистки газов, содержащих высокие концентрации NO2
(отходящие газы химической и других отраслей промышленности).
Процесс доокисления NO в NO2 в пламенах молекулярным кислородом имеет
высокую энергию активации реакций и большое время реагирования, поэтому
существенных количеств NO2 он дать не может. Из двух наиболее вероятных
окислителей NO в NO2 (атомарный кислород и пероксидный радикал - HO2 )
практически значение имеет лишь НО2. Доокисление NO в NO2 происходит за
счёт реакции с пероксидным радикалом и имеет место при сильном охлаждении
пламен избыточным воздухом и водоохлаждаемыми поверхностями нагрева :
[pic]
«Время жизни» НО2 составляет от 10^-4 с до (2-3)*10^-2 с. Процесс
окисления лимитируется только количеством НO2 , так как концентрация NO
существенно выше, чем радикальность НO2 .
В области минимальных температур в зоне горения при содержании NO в
продуктах сгорания 100-120 мг/м^3 время реагирования не превышает 10^-4 с ,
т.е можно считать, что при наличии НO2 NO практически мгновенно переходит
в NO2 и только недостаточное количество НO2 препятствует полному
доокислению NO в NO2 . Всё количество пероксидного радикала, вынесенного из
зоны горения в результате диффузионного процесса в предпламенную и
послепламенную области, прореагирует с образованием NO2 .
Критическая температура, ниже которой происходит образование NО2 в
пламенах, равна 977 К. Резкое охлаждение продуктов сгорания имеет место в
частности, в малых отопительных котлах . Время, необходимое для достижения
частицей, находящейся во фронте пламени, наиболее удаленной экранной
поверхности, невелико и составляет 0,10-0,12 с, что создает благоприятные
условия для образования пероксидных радикалов и способствует образованию
значительных количеств диоксида азота в продуктах сгорания топлива в
отопительных котлах.
С уменьшением мощности котла содержание NO2 в продуктах сгорания
возрастает, что объясняется рядом факторов, но прежде всего :
а) большим коэффициентом избытка воздуха ;
б) более интенсивным охлаждением зоны горения.
| |  скачать работу |
Теория образования окисей азота в котельных установках средней мощности |
