Abgasdurchflussmesser für die Erdgasverbrennung. Komponentenzusammensetzung von Rauchgasen

Maßeinheiten für gasförmige Bestandteile von Verbrennungsprodukten →

Abschnittsinhalt

Bei der Verbrennung organischer Brennstoffe in Kesselöfen entstehen verschiedene Verbrennungsprodukte, wie Kohlenoxide CO x = CO + CO 2, Wasserdampf H 2 O, Schwefeloxide SO x = SO 2 + SO 3, Stickoxide NO x \ u003d NO + NO 2 , polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Fluoride, Vanadiumverbindungen V 2 O 5 , Feinstaub usw. (siehe Tabelle 7.1.1). Bei unvollständiger Verbrennung von Brennstoff in Öfen können Abgase auch Kohlenwasserstoffe CH4, C2H4 usw. enthalten. Alle Produkte unvollständiger Verbrennung sind schädlich, ihre Entstehung kann jedoch mit moderner Brennstoffverbrennungstechnik minimiert werden [1].

Tabelle 7.1.1. Spezifische Emissionen aus der Abfackelung organischer Brennstoffe in Kraftwerkskesseln [3]

Symbole: A p, S p – jeweils der Asche- und Schwefelgehalt pro Arbeitsmasse Kraftstoff, %.

Das Kriterium für die hygienische Bewertung der Umwelt ist die maximal zulässige Konzentration (MPC) eines Schadstoffes in der atmosphärischen Luft in Bodennähe. Unter MPC ist eine solche Konzentration verschiedener Stoffe und chemischer Verbindungen zu verstehen, die bei täglicher Einwirkung auf den menschlichen Körper über einen längeren Zeitraum keine pathologischen Veränderungen oder Erkrankungen hervorruft.

Die maximal zulässigen Konzentrationen (MPC) von Schadstoffen in der Luft besiedelter Gebiete sind in der Tabelle angegeben. 7.1.2 [4]. Die maximale einmalige Schadstoffkonzentration wird durch Proben ermittelt, die innerhalb von 20 Minuten entnommen werden, der Durchschnitt täglich - pro Tag.

Tabelle 7.1.2. Maximal zulässige Schadstoffkonzentrationen in der Luft besiedelter Gebiete

Schadstoff Maximal zulässige Konzentration, mg / m 3
Maximal einmalig Durchschnittliche tägliche
Staub ungiftig 0,5 0,15
Schwefeldioxid 0,5 0,05
Kohlenmonoxid 3,0 1,0
Kohlenmonoxid 3,0 1,0
Stickstoffdioxid 0,085 0,04
Stickoxid 0,6 0,06
Ruß (Ruß) 0,15 0,05
Schwefelwasserstoff 0,008 0,008
Benz(a)pyren - 0,1 μg / 100 m 3
Vanadiumpentoxid - 0,002
Fluorverbindungen (für Fluor) 0,02 0,005
Chlor 0,1 0,03

Die Berechnungen werden für jeden Schadstoff separat durchgeführt, sodass die Konzentration jedes einzelnen Schadstoffs die in der Tabelle angegebenen Werte nicht überschreitet. 7.1.2. Für Kesselhäuser werden diese Bedingungen durch die Einführung zusätzlicher Anforderungen an die Notwendigkeit der Summierung der Auswirkungen von Schwefel- und Stickoxiden, die durch den Ausdruck bestimmt wird, verschärft

Gleichzeitig entstehen in den Öfen und Brennkammern aufgrund lokaler Luftmängel oder ungünstiger thermischer und aerodynamischer Bedingungen unvollständige Verbrennungsprodukte, die hauptsächlich aus Kohlenmonoxid CO (Kohlenmonoxid), Wasserstoff H 2 und verschiedenen Kohlenwasserstoffen bestehen, die die Wärme charakterisieren Verluste in der Kesseleinheit durch chemische Unvollständigkeit der Verbrennung (chemische Unterverbrennung).

Darüber hinaus entstehen bei der Verbrennung eine Reihe chemischer Verbindungen, die durch die Oxidation verschiedener Bestandteile des Kraftstoffs und des Stickstoffs in der Luft N 2 entstehen. Der bedeutendste Teil davon sind Stickoxide NO x und Schwefel SO x .

Stickoxide entstehen durch die Oxidation sowohl des molekularen Stickstoffs in der Luft als auch des im Kraftstoff enthaltenen Stickstoffs. Experimentelle Studien haben gezeigt, dass der Hauptanteil des in Kesselöfen gebildeten NO x, nämlich 96–100 %, auf Stickstoffmonoxid (Oxid) NO entfällt. Stickstoffdioxid NO 2 und Stickstoffhemioxid N 2 O werden in viel geringeren Mengen gebildet und ihr Anteil beträgt ungefähr: für NO 2 – bis zu 4 % und für N 2 O – Hundertstel Prozent der gesamten NO x -Emission. Unter typischen Bedingungen des Abfackelns von Brennstoffen in Kesseln sind die Konzentrationen von Stickstoffdioxid NO 2 im Vergleich zum NO-Gehalt in der Regel vernachlässigbar und liegen üblicherweise zwischen 0 und 7 ppm bis zu 20-30 ppm. Gleichzeitig kann die schnelle Vermischung heißer und kalter Bereiche in einer turbulenten Flamme zu relativ hohen Stickstoffdioxidkonzentrationen in den kalten Zonen der Strömung führen. Darüber hinaus kommt es im oberen Teil des Ofens und im horizontalen Rauchabzug zu einer teilweisen Emission von NO 2 (bei T> 900-1000 K) und können unter bestimmten Bedingungen auch auffällige Größen erreichen.

Stickstoffhämoxid N 2 O, das bei der Verbrennung von Kraftstoffen entsteht, ist offenbar ein kurzlebiges Zwischenprodukt. N 2 O kommt in den Verbrennungsprodukten hinter den Kesseln praktisch nicht vor.

Der im Kraftstoff enthaltene Schwefel ist eine Quelle für die Bildung von Schwefeloxiden SO x: schwefelhaltiges SO 2 (Schwefeldioxid) und schwefelhaltiges SO 3 (Schwefeltrioxid) Anhydride. Gesamt Massenauswurf SO x hängt nur vom Schwefelgehalt im Brennstoff S p ab, und ihre Konzentration in Rauchgasen hängt auch vom Luftdurchsatzkoeffizienten α ab. In der Regel beträgt der Anteil von SO 2 97–99 % und der Anteil von SO 3 1–3 % der Gesamtproduktion von SO x . Der tatsächliche SO 2 -Gehalt in den aus den Kesseln austretenden Gasen liegt zwischen 0,08 und 0,6 % und die SO 3 -Konzentration zwischen 0,0001 und 0,008 %.

Zu den schädlichen Bestandteilen Rauchgase Eine Sonderstellung nimmt eine große Gruppe polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) ein. Viele PAK haben eine hohe krebserzeugende und (oder) mutagene Aktivität und lösen in Städten photochemischen Smog aus, der eine strenge Kontrolle und Begrenzung ihrer Emissionen erfordert. Gleichzeitig sind einige PAK wie Phenanthren, Fluoranthen, Pyren und eine Reihe anderer physiologisch nahezu inert und nicht krebserregend.

PAK entstehen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen. Letzteres geschieht aufgrund der Hemmung der Oxidationsreaktionen von Kraftstoffkohlenwasserstoffen durch die kalten Wände der Verbrennungsvorrichtungen und kann auch durch eine unbefriedigende Mischung von Kraftstoff und Luft verursacht werden. Dies führt zur Bildung lokaler Oxidationszonen mit niedriger Temperatur oder Zonen mit überschüssigem Brennstoff in den Öfen (Brennkammern).

Wegen eine große Anzahl verschiedene PAKs in Rauchgasen und die Schwierigkeit, ihre Konzentrationen zu messen, der Grad der krebserregenden Kontamination von Verbrennungsprodukten und atmosphärische Luft beurteilt anhand der Konzentration des stärksten und stabilsten Karzinogens – Benz (a) Pyren (B (a) P) C 20 H 12.

Aufgrund der hohen Toxizität sind insbesondere Verbrennungsprodukte von Heizöl wie Vanadiumoxide zu erwähnen. Vanadium ist im mineralischen Teil von Heizöl enthalten und bildet bei der Verbrennung Vanadiumoxide VO, VO 2 . Allerdings kommt es mit der Bildung von Ablagerungen weiter Konvektive Oberflächen Vanadiumoxide liegen hauptsächlich in Form von V 2 O 5 vor. Vanadiumpentoxid V 2 O 5 ist die giftigste Form von Vanadiumoxiden, daher werden ihre Emissionen in Form von V 2 O 5 erfasst.

Tabelle 7.1.3. Ungefähre Schadstoffkonzentration in Verbrennungsprodukten beim Abfackeln organischer Brennstoffe in Kraftkesseln

Emissionen = Konzentration, mg / m 3
Erdgas Heizöl Kohle
Stickoxide NO x (bezogen auf NO 2) 200 ÷ 1200 300 ÷ 1000 350 ÷1500
Schwefeldioxid SO 2 - 2000–6000 1000–5000
Schwefelsäureanhydrid SO 3 - 4÷250 2 ÷100
Kohlenmonoxid SO 10÷125 10-150 15÷150
Benz (a) Pyren C 20 H 12 (0,1 ÷ 1, 0) 10 -3 (0,2 ÷ 4,0) 10 -3 (0,3 ÷ 14) 10 -3
Feste Partikel - <100 150-300

Bei der Verbrennung von Heizöl und Festbrennstoffen entstehen in den Emissionen auch Feinstaub, bestehend aus Flugasche, Rußpartikeln, PAK und unverbranntem Brennstoff durch mechanische Unterverbrennung.

Die Konzentrationsbereiche von Schadstoffen in Rauchgasen bei der Verbrennung verschiedener Brennstoffarten sind in der Tabelle aufgeführt. 7.1.3.

Zusammensetzung der Produkte der vollständigen Verbrennung

Die Zusammensetzung der Produkte der vollständigen Verbrennung umfasst auch Ballastkomponenten – Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2).

Stickstoff gelangt immer mit der Luft in den Ofen und Sauerstoff bleibt aus Luftströmen zurück, die nicht im Verbrennungsprozess verwendet werden. So bestehen die bei der vollständigen Verbrennung gasförmiger Brennstoffe entstehenden Rauchgase aus vier Komponenten: CO2, H2O, Og und N2

Bei unvollständiger Verbrennung gasförmiger Brennstoffe treten in den Rauchgasen brennbare Bestandteile, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und manchmal auch Methan auf. Bei einer großen chemischen Unterverbrennung treten in den Verbrennungsprodukten Kohlenstoffpartikel auf, aus denen Ruß entsteht. Eine unvollständige Verbrennung von Gas kann bei Luftmangel in der Verbrennungszone (cst\u003e 1), unbefriedigender Vermischung von Luft mit Gas und Kontakt des Brenners mit kalten Wänden auftreten, was zu einer Unterbrechung der Verbrennungsreaktion führt.

Beispiel. Nehmen wir an, dass bei der Verbrennung von 1 m3 Dashava-Gas trockene Verbrennungsprodukte Kci-35 m3/m3 entstehen, während die Verbrennungsprodukte brennbare Komponenten in der Menge enthalten: CO=0,2 %; H2=0,10/v; CH4 = = 0,05 %.

Bestimmen Sie den Wärmeverlust durch chemisch unvollständige Verbrennung. Dieser Verlust ist gleich Q3=VC, r("26, 3CO + 108H3 + 358CH4) = 35 (126,3-0,2+ 108-0,1+358-0,05) =

1890 kJ/m3.

Der Taupunkt von Verbrennungsprodukten wird wie folgt bestimmt. Ermitteln Sie zunächst das Gesamtvolumen der Verbrennungsprodukte

und wenn Sie die Menge an Wasserdampf Vhn kennen, die sie enthalten, bestimmen Sie den Partialdruck des Wasserdampfs Pngo (Druck des gesättigten Wasserdampfs bei einer bestimmten Temperatur) gemäß der Formel

P»to=vmlVr, bar.

Jeder Wert des Wasserdampfpartialdrucks entspricht einem bestimmten Taupunkt.

Beispiel. Von der Verbrennung von 1 m3 Dashavsky Erdgas Bei at = 2,5 entstehen Verbrennungsprodukte Vr = 25 m3/m3, darunter Wasserdampf Vsn = 2,4 m3/m3. Die Taupunkttemperatur muss ermittelt werden.

Der Partialdruck des Wasserdampfs in den Verbrennungsprodukten beträgt

^0=^/^ = 2,4/25 = 0,096 bar.

Der gefundene Partialdruck entspricht einer Temperatur von 46 °C. Dies ist der Taupunkt. Wenn die Rauchgase dieser Zusammensetzung eine Temperatur unter 46 °C haben, beginnt der Prozess der Wasserdampfkondensation.

Die Effizienz des Betriebs von Haushaltsöfen, die auf Gasbrennstoff umgestellt werden, wird durch den Leistungskoeffizienten (COP) charakterisiert, aus dem die Effizienz jedes thermischen Geräts bestimmt wird Wärmehaushalt, d. h. Gleichheit zwischen der bei der Verbrennung von Kraftstoff erzeugten Wärme und dem Verbrauch dieser Wärme zur Nutzheizung.

Beim Betrieb von Gas-Haushaltsöfen kommt es vor, dass die Rauchgase in den Schornsteinen bis zum Taupunkt abgekühlt werden. Der Taupunkt ist die Temperatur, auf die Luft oder ein anderes Gas abgekühlt werden muss, damit der darin enthaltene Wasserdampf die Sättigung erreicht.

1. Beschreibung der vorgeschlagenen Technologie (Methode) zur Verbesserung der Energieeffizienz, ihrer Neuheit und Bekanntheit.

Bei der Verbrennung von Brennstoff in Kesseln kann der Anteil der „überschüssigen Luft“ 3 bis 70 % (ohne Ansaugung) des Luftvolumens betragen, an dem Sauerstoff beteiligt ist chemische Reaktion Oxidation (Verbrennung) von Kraftstoff.

„Überschüssige Luft“, die am Prozess der Kraftstoffverbrennung beteiligt ist, ist der Teil der atmosphärischen Luft, dessen Sauerstoff nicht an der chemischen Reaktion der Oxidation (Verbrennung) des Kraftstoffs teilnimmt, für den jedoch das erforderliche Geschwindigkeitsregime geschaffen werden muss der Austritt des Brennstoff-Luft-Gemisches aus der Brennervorrichtung des Kessels. „Luftüberschuss“ ist ein variabler Wert und für denselben Kessel umgekehrt proportional zur Menge des verbrannten Brennstoffs, oder je weniger Brennstoff verbrannt wird, desto weniger Sauerstoff wird für seine Oxidation (Verbrennung) benötigt, aber mehr „Luftüberschuss“. erforderlich, um den erforderlichen Geschwindigkeitsmodus für den Abfluss des Brennstoff-Luft-Gemisches aus der Brennervorrichtung des Kessels zu erzeugen. Der Prozentsatz der „überschüssigen Luft“ am gesamten Luftstrom, der für verwendet wird vollständige Verbrennung Brennstoff, wird durch den Sauerstoffanteil in den Rauchgasen bestimmt.

Wenn der Anteil an „überschüssiger Luft“ reduziert wird, entsteht Kohlenmonoxid „CO“ (giftiges Gas) in den Rauchgasen, was darauf hindeutet, dass der Brennstoff nicht ausreichend verbrannt ist, d. h. Sein Verlust und die Verwendung von „überschüssiger Luft“ führen zum Verlust von Wärmeenergie für seine Erwärmung, was den Verbrauch an verbranntem Brennstoff erhöht und die Emission von Treibhausgasen „CO 2 “ in die Atmosphäre erhöht.

Atmosphärische Luft besteht zu 79 % aus Stickstoff (N 2 - Inertgas ohne Farbe, Geschmack und Geruch), dessen Hauptfunktion darin besteht, den erforderlichen Geschwindigkeitsmodus für den Austritt des Brennstoff-Luft-Gemisches aus der Brennervorrichtung des Kraftwerks für eine vollständige und stabile Verbrennung von Brennstoff und 21 % Sauerstoff (O 2) zu schaffen ), das das Kraftstoffoxidationsmittel ist. Die austretenden Rauchgase bestehen im Nennmodus der Erdgasverbrennung in Kesselanlagen aus 71 % Stickstoff (N 2), 18 % Wasser (H 2 O), 9 % Kohlendioxid (CO 2) und 2 % Sauerstoff (O 2). Der Sauerstoffanteil in den Rauchgasen von 2 % (am Auslass des Ofens) weist auf einen Gehalt an überschüssiger atmosphärischer Luft von 10 % im Gesamtluftstrom hin, der an der Schaffung des erforderlichen Geschwindigkeitsmodus für den Austritt des Brennstoff-Luft-Gemisches beteiligt ist von der Brennervorrichtung der Kesseleinheit zur vollständigen Oxidation (Verbrennung) des Brennstoffs.

Bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs in Kesseln ist es notwendig, Rauchgase zu nutzen und sie durch „überschüssige Luft“ zu ersetzen, was die Bildung von NOx (bis zu 90,0 %) verhindert und den Ausstoß von „Treibhausgasen“ reduziert (СО 2) sowie der Verbrauch an verbranntem Brennstoff (bis zu 1,5 %).

Die Erfindung bezieht sich auf die Energietechnik, insbesondere auf Kraftwerke zur Verbrennung verschiedene Sorten Brennstoff und Verfahren zur Nutzung von Rauchgasen zur Brennstoffverbrennung in Kraftwerken.

Das Kraftwerk zur Brennstoffverbrennung enthält einen Ofen (1) mit Brennern (2) und einem Konvektionsgaskanal (3), der über einen Rauchabzug (4) und einen Schornstein (5) mit einem Schornstein (6) verbunden ist; Außenluftkanal (9), der mit dem Schornstein (5) über die Rauchgas-Bypassleitung (11) verbunden ist, und Luftkanal (14) für das Gemisch aus Außenluft und Rauchgasen, der mit dem Zugventilator (13) verbunden ist; eine am Luftkanal (9) montierte Drossel (10) und eine an der Rauchgasbypassleitung (11) montierte Klappe (12), wobei die Drossel (10) und die Klappe (12) mit Stellgliedern ausgestattet sind; Lufterhitzer (8), der sich im Konvektionsgaskanal (3) befindet, mit dem Sauggebläse (13) verbunden und über den Luftkanal (15) mit den Brennern (2) des erhitzten Gemisches aus Außenluft und Rauchgasen verbunden ist; einen Rauchgas-Probenahmesensor (16), der am Einlass des Konvektivkamins (3) installiert und mit einem Gasanalysator (17) verbunden ist, um den Gehalt an Sauerstoff und Kohlenmonoxid in Rauchgasen zu bestimmen; elektronisches Steuergerät (18), das mit dem Gasanalysator (17) und den Stellgliedern der Drossel (10) und des Ventils (12) verbunden ist. Die Methode der Nutzung von Rauchgasen zur Brennstoffverbrennung in einem Kraftwerk besteht darin, einen Teil der Rauchgase mit einem statischen Druck über dem atmosphärischen Druck aus dem Schornstein (5) zu entnehmen und über die Rauchgas-Bypass-Rohrleitung (11) an die Außenluft abzugeben Kanal (9) mit einem statischen Druck der Außenluft, der unter dem Atmosphärendruck liegt; Steuerung der Zufuhr von Außenluft und Rauchgasen durch die Stellglieder der Drossel (10) und Klappe (12), gesteuert durch die elektronische Steuereinheit (18), so dass der Sauerstoffanteil in der Außenluft auf ein Niveau sinkt wobei am Eintritt in den konvektiven Gaskanal (3) der Sauerstoffgehalt in den Rauchgasen in Abwesenheit von Kohlenmonoxid weniger als 1 % betrug; anschließende Vermischung der Rauchgase mit der Außenluft im Luftkanal (14) und Saugzuggebläse (13), um ein homogenes Gemisch aus Außenluft und Rauchgasen zu erhalten; Erhitzen der resultierenden Mischung im Lufterhitzer (8) durch Nutzung der Wärme von Rauchgasen; Zufuhr des erhitzten Gemisches zu den Brennern (2) durch den Luftkanal (15).

2. Das Ergebnis der Steigerung der Energieeffizienz bei der Massenimplementierung.
Bis zu 1,5 % Einsparung des in Kesselhäusern, BHKWs oder SDPPs verbrannten Brennstoffs

3. Besteht weiterer Forschungsbedarf, um die Liste der Objekte für die Einführung dieser Technologie zu erweitern?
Existiert, weil Die vorgeschlagene Technologie kann auch auf Motoren angewendet werden Verbrennungs und für Gasturbinenanlagen.

4. Gründe, warum die vorgeschlagene energieeffiziente Technologie nicht in großem Maßstab eingesetzt wird.
Der Hauptgrund ist die Neuheit der vorgeschlagenen Technologie und die psychologische Trägheit von Spezialisten auf dem Gebiet der Wärmekrafttechnik. Es ist notwendig, die vorgeschlagene Technologie bei den Ministerien für Energie und Ökologie sowie den Energieunternehmen, die Strom und Wärme erzeugen, zu vermitteln.

5. Bestehende Anreize, Zwänge, Anreize für die Einführung der vorgeschlagenen Technologie (Methode) und die Notwendigkeit, diese zu verbessern.
Einführung neuer strengerer Umweltanforderungen für NOx-Emissionen aus Kesselanlagen

6. Verfügbarkeit technischer und anderer Einschränkungen für den Einsatz von Technologie (Methode) in verschiedenen Einrichtungen.
Erweitern Sie den Geltungsbereich von Abschnitt 4.3.25 der „REGELN FÜR DEN TECHNISCHEN BETRIEB VON STATIONEN UND NETZWERKEN DER RUSSISCHEN FÖDERATION VERORDNUNG DES ENERGIEMINISTERIUMS DER RUSSISCHEN FÖDERATION VOM 19. JUNI 2003 Nr. 229“ für Kessel, die jede Art von Heizkesseln verbrennen Kraftstoff. Mit folgendem Wortlaut: „... Bei Dampfkesseln, die beliebige Brennstoffe verbrennen, sollte deren Verbrennung im Regellastbereich in der Regel mit einem Luftüberschusskoeffizienten am Ausgang des Ofens von weniger als 1,03 erfolgen ... ".

7. Der Bedarf an Forschung und Entwicklung sowie zusätzlichen Tests; Themen und Ziele der Arbeit.
Der Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht darin, visuelle Informationen (Schulungsfilme) zu erhalten, um Mitarbeiter von Wärmekraftunternehmen mit der vorgeschlagenen Technologie vertraut zu machen.

8. Verfügbarkeit von Verordnungen, Regeln, Anweisungen, Normen, Anforderungen, Verbotsmaßnahmen und anderen Dokumenten, die den Einsatz dieser Technologie (Methode) regeln und für die Ausführung verbindlich sind; die Notwendigkeit, Änderungen daran vorzunehmen oder die Grundsätze der Erstellung dieser Dokumente zu ändern; Vorhandensein von Vorhandenem normative Dokumente, Vorschriften und die Notwendigkeit ihrer Wiederherstellung.
Erweitern Sie den Geltungsbereich der „REGELN FÜR DEN TECHNISCHEN BETRIEB VON STATIONEN UND NETZWERKEN DER RUSSISCHEN FÖDERATION VERORDNUNG DES ENERGIEMINISTERIUMS DER RUSSISCHEN FÖDERATION VOM 19. JUNI 2003 Nr. 229“

Abschnitt 4.3.25 für Kessel, die jede Art von Brennstoff verbrennen. In der nächsten Ausgabe: „… Bei Dampfkesseln, die Brennstoff verbrennen, sollte die Verbrennung im Regellastbereich in der Regel mit einem Luftüberschusskoeffizienten am Ausgang des Ofens von weniger als 1,03 erfolgen ...».

Abschnitt 4.3.28. „... Die Anfeuerung des Kessels mit schwefelhaltigem Heizöl muss bei vorher eingeschalteter Lufterwärmung (Heizkörper, Warmluftumwälzanlage) erfolgen. Die Lufttemperatur vor dem Lufterhitzer sollte während der ersten Anzündphase eines Ölkessels in der Regel nicht unter 90 °C liegen. Das Anzünden des Kessels mit jeder anderen Brennstoffart muss bei vorher eingeschalteter Umluftanlage erfolgen»

9. Die Notwendigkeit, neue Gesetze und Vorschriften zu entwickeln oder bestehende zu ändern.
Nicht erforderlich

10. Verfügbarkeit von eingebetteten Pilotprojekte, Analyse ihrer tatsächlichen Wirksamkeit, festgestellte Mängel und Vorschläge zur Verbesserung der Technologie unter Berücksichtigung der gesammelten Erfahrungen.
Die vorgeschlagene Technologie wurde an einem wandmontierten Gaskessel mit Zwangszug und Abgasen (Erdgasverbrennungsprodukte) an der Fassade des Gebäudes mit einer Nennleistung von 24,0 kW, jedoch unter einer Belastung von 8,0 kW getestet. Die Rauchgase wurden dem Kessel durch einen Kanal zugeführt, der in einem Abstand von 0,5 m vom Fackelaustritt des koaxialen Schornsteins des Kessels installiert war. Die Box verzögerte den austretenden Rauch, der wiederum die „überschüssige Luft“ ersetzte, die für die vollständige Verbrennung von Erdgas erforderlich ist, und der im Auslass des Kesselabzugs (normale Stelle) installierte Gasanalysator kontrollierte die Emissionen. Als Ergebnis des Experiments konnten die NOx-Emissionen um 86,0 % und der Ausstoß des „Treibhausgases“ CO2 um 1,3 % reduziert werden.

11. Die Möglichkeit der Beeinflussung anderer Prozesse durch die Masseneinführung dieser Technologie (Änderungen der Umweltsituation, mögliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, erhöhte Zuverlässigkeit der Energieversorgung, Änderungen der täglichen oder saisonalen Lastpläne). Kraftausrüstung, Veränderungen der wirtschaftlichen Indikatoren der Energieerzeugung und -übertragung usw.).
Verbesserung der Umweltsituation, die sich auf die Gesundheit der Menschen auswirkt, und Reduzierung der Brennstoffkosten bei der Erzeugung von Wärmeenergie.

12. Die Notwendigkeit einer besonderen Ausbildung von qualifiziertem Personal für den Betrieb der eingeführten Technologie und die Entwicklung der Produktion.
Es wird ausreichen, das vorhandene Servicepersonal von Kesselanlagen mit der vorgeschlagenen Technologie zu schulen.

13. Empfohlene Umsetzungsmethoden:
kommerzielle Finanzierung (bei Kostendeckung), da sich die vorgeschlagene Technologie innerhalb von maximal zwei Jahren amortisiert.

Informationen bereitgestellt von: Y. Panfil, PO Box 2150, Chisinau, Moldawien, MD 2051, E-Mail: [email protected]


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Aus den Verbrennungsreaktionen wird die Zusammensetzung der Rauchgase berechnet Bestandteile Kraftstoff.

Die Zusammensetzung von Rauchgasen wird mit speziellen Geräten, sogenannten Gasanalysatoren, bestimmt. Dies sind die Hauptinstrumente, die den Grad der Perfektion und Effizienz des Verbrennungsprozesses bestimmen, abhängig vom Kohlendioxidgehalt in den Rauchgasen, dessen optimaler Wert von der Art des Brennstoffs, der Art und der Qualität der Verbrennungsanlage abhängt.

Die Zusammensetzung der Rauchgase im stationären Zustand ändert sich wie folgt: Der Gehalt an H2S und S02 nimmt stetig ab, 32, CO2 und CO - ändern sich geringfügig / Bei der schichtweisen Verbrennung von Oxa werden die oberen Schichten des Katalysators regeneriert früher als die unteren. Es wird ein allmählicher Temperaturabfall in der Reaktionszone beobachtet und in den Rauchgasen am Ausgang des Reaktors tritt Sauerstoff auf.


Die Zusammensetzung von Rauchgasen wird durch Proben kontrolliert.

Die Zusammensetzung des Rauchgases wird nicht nur durch den Wasserdampfgehalt, sondern auch durch den Gehalt anderer Komponenten bestimmt.

Die Zusammensetzung der Rauchgase variiert entlang der Flammenlänge. Bei der Berechnung des Strahlungswärmeübergangs kann diese Änderung nicht berücksichtigt werden. Daher basieren praktische Berechnungen der Strahlungswärmeübertragung auf der Zusammensetzung der Rauchgase am Ende der Kammer. Dies ist eine Vereinfachung bis zu einem gewissen Grad wird durch die Überlegung gerechtfertigt, dass der Verbrennungsprozess in der Regel im ersten, nicht sehr großen Teil der Kammer intensiv abläuft und daher Großer Teil In der Kammer befinden sich Gase, deren Zusammensetzung der Zusammensetzung am Ende der Kammer nahe kommt. Am Ende enthält es fast immer nur sehr wenige Produkte unvollständiger Verbrennung.

Die Zusammensetzung der Rauchgase wird anhand der Verbrennungsreaktionen der Bestandteile des Brennstoffs berechnet.

Die Zusammensetzung der Rauchgase bei der vollständigen Verbrennung von Gas aus verschiedenen Bereichen unterscheidet sich geringfügig.

Zu den Rauchgasen zählen: 2 61 kg CO2; 0 45 kg H2O; 7 34 kg N2 und 3 81 kg Luft pro 1 kg Kohle. Bei 870 °C beträgt das Rauchgasvolumen pro 1 kg Kohle 45 m3 und bei 16 °C 113 m3; Die Dichte des Rauchgasgemisches beträgt 0,318 kg/l3 und ist damit 103-mal größer als die Dichte von Luft bei gleicher Temperatur.

Giftig (schädlich) werden genannt Chemische Komponenten die Gesundheit von Mensch und Tier beeinträchtigen.

Die Art des Brennstoffs beeinflusst die Zusammensetzung der bei seiner Verbrennung entstehenden Schadstoffe. Kraftwerke nutzen feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe. Die wichtigsten in den Rauchgasen von Kesseln enthaltenen Schadstoffe sind: Schwefeloxide (Oxide) (SO 2 und SO 3), Stickoxide (NO und NO 2), Kohlenmonoxid (CO), Vanadiumverbindungen (hauptsächlich Vanadiumpentoxid V 2 O 5). ZU Schadstoffe Gilt auch für Asche.

fester Brennstoff. In der Wärmekrafttechnik werden Kohlen (Braun-, Stein-, Anthrazitkohle), Ölschiefer und Torf verwendet. Die Zusammensetzung fester Brennstoffe ist schematisch dargestellt.

Wie Sie sehen können, besteht der organische Teil des Kraftstoffs aus Kohlenstoff C, Wasserstoff H, Sauerstoff O, organischem Schwefel S opr . Der brennbare Teil des Brennstoffs einer Reihe von Lagerstätten umfasst auch anorganischen Pyritschwefel FeS 2.

Der nicht brennbare (mineralische) Teil des Kraftstoffs besteht aus Feuchtigkeit W und Asche A. Der Hauptteil des mineralischen Bestandteils des Brennstoffs geht während des Verbrennungsprozesses in Flugasche über, die von den Rauchgasen mitgerissen wird. Der andere Teil kann je nach Ausführung des Ofens und den physikalischen Eigenschaften des mineralischen Bestandteils des Brennstoffs zu Schlacke werden.

Der Aschegehalt heimischer Kohlen variiert stark (10-55 %). Dementsprechend verändert sich auch der Staubgehalt der Rauchgase und erreicht bei Kohlen mit hohem Aschegehalt 60–70 g/m 3 .

Eines der wichtigsten Merkmale von Asche ist, dass ihre Partikel unterschiedliche Größen haben, die zwischen 1-2 und 60 Mikrometern oder mehr liegen. Dieses Merkmal als charakterisierender Parameter der Asche wird als Feinheit bezeichnet.

Chemische Zusammensetzung Festbrennstoffasche ist sehr vielfältig. Asche besteht normalerweise aus Oxiden von Silizium, Aluminium, Titan, Kalium, Natrium, Eisen, Kalzium und Magnesium. Calcium in der Asche kann in Form eines freien Oxids sowie in der Zusammensetzung von Silikaten, Sulfaten und anderen Verbindungen vorliegen.

Detailliertere Analysen des mineralischen Anteils fester Brennstoffe zeigen, dass in der Asche weitere Elemente in geringen Mengen enthalten sein können, beispielsweise Germanium, Bor, Arsen, Vanadium, Mangan, Zink, Uran, Silber, Quecksilber, Fluor, Chlor. Spurenelemente dieser Elemente sind in Flugaschefraktionen unterschiedlicher Partikelgröße ungleichmäßig verteilt und ihr Gehalt nimmt in der Regel mit abnehmender Partikelgröße zu.

fester Brennstoff kann Schwefel in folgenden Formen enthalten: Pyrit Fe 2 S und Pyrit FeS 2 als Teil der Moleküle des organischen Teils des Kraftstoffs und in Form von Sulfaten im mineralischen Teil. Schwefelverbindungen werden bei der Verbrennung in Schwefeloxide umgewandelt, von denen etwa 99 % Schwefeldioxid SO 2 sind.


Der Schwefelgehalt der Kohle beträgt je nach Lagerstätte 0,3-6 %. Der Schwefelgehalt von Ölschiefer erreicht 1,4–1,7 %, Torf 0,1 %.

Hinter dem Kessel befinden sich Verbindungen aus Quecksilber, Fluor und Chlor in gasförmigem Zustand.

Festbrennstoffasche kann radioaktive Isotope von Kalium, Uran und Barium enthalten. Diese Emissionen haben praktisch keinen Einfluss auf die Strahlungssituation im Bereich des Wärmekraftwerks, obwohl ihre Gesamtmenge die Emissionen radioaktiver Aerosole in Kernkraftwerken gleicher Leistung übersteigen kann.

Flüssigen Brennstoff. IN In der Wärmekrafttechnik werden Heizöl, Schieferöl, Diesel und Kesselbrennstoff verwendet.

Flüssiger Kraftstoff enthält keinen Pyritschwefel. Die Zusammensetzung der Heizölasche umfasst Vanadiumpentoxid (V 2 O 5) sowie Ni 2 O 3 , A1 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SiO 2 , MgO und andere Oxide. Der Aschegehalt von Heizöl überschreitet nicht 0,3 %. Bei vollständiger Verbrennung beträgt der Gehalt an Feststoffpartikeln in Rauchgasen etwa 0,1 g/m 3, dieser Wert steigt jedoch bei der Reinigung der Heizflächen von Kesseln von äußeren Ablagerungen stark an.

Schwefel kommt in Heizöl hauptsächlich in Form organischer Verbindungen, elementarem Schwefel und Schwefelwasserstoff vor. Sein Gehalt hängt vom Schwefelgehalt des Öls ab, aus dem es gewonnen wird.

Ofenheizöle werden je nach Schwefelgehalt in folgende Kategorien eingeteilt: schwefelarme S p<0,5%, сернистые S p = 0,5+2,0 % und sauer S p >2,0 %.

Dieselkraftstoff Je nach Schwefelgehalt wird es in zwei Gruppen eingeteilt: die erste – bis zu 0,2 % und die zweite – bis zu 0,5 %. Schwefelarmer Kesselbrennstoff enthält nicht mehr als 0,5 Schwefel, schwefelhaltiger Brennstoff – bis zu 1,1, Schieferöl – nicht mehr als 1%.

gasförmiger Brennstoff ist der „sauberste“ organische Brennstoff, da er vollständig verbrannt wird giftige Substanzen Es entstehen lediglich Stickoxide.

Asche. Bei der Berechnung der Emission fester Partikel in die Atmosphäre muss berücksichtigt werden, dass unverbrannter Brennstoff (unterverbrannt) zusammen mit Asche in die Atmosphäre gelangt.

Mechanische Unterverbrennung q1 für Kammeröfen, wenn wir den gleichen Gehalt an brennbaren Stoffen in der Schlacke und im Mitriss annehmen.

Aufgrund der Tatsache, dass alle Brennstoffarten unterschiedliche Heizwerte haben, werden bei den Berechnungen häufig der reduzierte Aschegehalt Apr und der Schwefelgehalt Spr verwendet.

Die Eigenschaften einiger Kraftstoffarten sind in der Tabelle aufgeführt. 1.1.

Der Anteil der aus dem Ofen nicht mitgerissenen Feststoffpartikel hängt vom Ofentyp ab und kann aus folgenden Daten entnommen werden:

Kammern mit fester Schlackenentfernung., 0,95

Offen mit flüssiger Schlackenentfernung 0,7-0,85

Halboffen mit flüssiger Schlackenentfernung 0,6-0,8

Zweikammer-Feuerräume ...................... 0,5-0,6

Feuerräume mit vertikalen Voröfen 0,2-0,4

Horizontale Zyklonöfen 0,1–0,15

Vom Tisch. 1.1 ist ersichtlich, dass brennbare Schiefer- und Braunkohle sowie Ekibastuz-Kohle den höchsten Aschegehalt aufweisen.

Schwefeloxide. Die Emission von Schwefeloxiden wird durch Schwefeldioxid bestimmt.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Bindung von Schwefeldioxid durch Flugasche in Gaskanälen von Kraftkesseln hauptsächlich vom Gehalt an Calciumoxid in der Arbeitsmasse des Brennstoffs abhängt.

In Trockenaschesammlern werden Schwefeloxide praktisch nicht aufgefangen.

Der Anteil der in Nassaschesammlern aufgefangenen Oxide, der vom Schwefelgehalt des Brennstoffs und der Alkalität des Bewässerungswassers abhängt, kann anhand der im Handbuch dargestellten Diagramme ermittelt werden.

Stickoxide. Die Menge an Stickoxiden in Form von NO 2 (t/Jahr, g/s), die mit den Rauchgasen eines Kessels (Gehäuses) mit einer Kapazität von bis zu 30 t/h in die Atmosphäre emittiert wird, kann mit der empirischen Formel in berechnet werden das Handbuch.



 

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