Debitmetru de gaze arse pentru arderea gazelor naturale. Compoziția componentelor gazelor de ardere

Unităţi de măsură ale componentelor gazoase ale produselor de ardere →

Conținutul secțiunii

Când combustibilii organici sunt arse în cuptoarele cazanelor, se formează diverși produși de ardere, cum ar fi oxizi de carbon CO x = CO + CO 2, vapori de apă H 2 O, oxizi de sulf SO x = SO 2 + SO 3, oxizi de azot NO x = NO + NO 2 , hidrocarburi aromatice policiclice (HAP), compuși cu fluor, compuși de vanadiu V 2 O 5, particule solide etc. (vezi Tabelul 7.1.1). Când combustibilul este ars incomplet în cuptoare, gazele de eșapament pot conține și hidrocarburi CH4, C2H4 etc. Toate produsele de ardere incompletă sunt dăunătoare, dar cu tehnologia modernă de ardere a combustibilului formarea lor poate fi minimizată [1].

Tabelul 7.1.1. Emisii specifice de la arderea cu ardere a combustibililor organici în cazanele electrice [3]

Legendă: A p, S p – respectiv, conținutul de cenușă și sulf pe masa de lucru de combustibil, %.

Criteriul de evaluare sanitară a mediului este concentrația maximă admisă (MPC) a unei substanțe nocive în aerul atmosferic la nivelul solului. MAC trebuie înțeles ca o concentrație de diferite substanțe și compuși chimici care, atunci când sunt expuse la corpul uman zilnic pentru o lungă perioadă de timp, nu provoacă modificări patologice sau boli.

Concentrațiile maxime admise (MPC) de substanțe nocive în aerul atmosferic din zonele populate sunt date în tabel. 7.1.2 [4]. Concentrația maximă unică de substanțe nocive este determinată de probe prelevate în 20 de minute, concentrația medie zilnică - pe zi.

Tabelul 7.1.2. Concentrațiile maxime admise de substanțe nocive în aerul atmosferic al zonelor populate

Poluant Concentrația maximă admisă, mg/m3
Maxim o singură dată Mediu zilnic
Praful este netoxic 0,5 0,15
Dioxid de sulf 0,5 0,05
Monoxid de carbon 3,0 1,0
Monoxid de carbon 3,0 1,0
Dioxid de azot 0,085 0,04
Oxid de azot 0,6 0,06
funingine (funingine) 0,15 0,05
Sulfat de hidrogen 0,008 0,008
Benz(a)piren - 0,1 pg/100 m3
pentoxid de vanadiu - 0,002
Compuși cu fluor (prin fluor) 0,02 0,005
Clor 0,1 0,03

Calculele sunt efectuate pentru fiecare substanță nocivă separat, astfel încât concentrația fiecăreia dintre ele să nu depășească valorile date în tabel. 7.1.2. Pentru casele de cazane, aceste condiții sunt înăsprite prin introducerea de cerințe suplimentare privind necesitatea de a rezuma impactul oxizilor de sulf și azot, care este determinat de expresia

În același timp, din cauza deficiențelor locale de aer sau a condițiilor termice și aerodinamice nefavorabile, în cuptoare și camere de ardere se formează produse de ardere incomplete, formate în principal din monoxid de carbon CO (monoxid de carbon), hidrogen H 2 și diferite hidrocarburi, care caracterizează căldura. pierderi în unitatea cazanului din arderea chimică incompletă (ardere chimică insuficientă).

În plus, procesul de ardere produce o serie de compuși chimici formați ca urmare a oxidării diferitelor componente ale combustibilului și azotului aerului N2. Cea mai semnificativă parte a acestora constă din oxizi de azot NO x și oxizi de sulf SO x .

Oxizii de azot se formează datorită oxidării atât a azotului molecular din aer, cât și a azotului conținut în combustibil. Studiile experimentale au arătat că ponderea principală a NO x format în cuptoarele de cazane, și anume 96÷100%, este monoxidul (oxidul) de azot NO. Dioxidul de NO 2 și hemioxidul de azot N 2 O se formează în cantități semnificativ mai mici, iar ponderea lor este de aproximativ: pentru NO 2 - până la 4%, iar pentru N 2 O - sutimi de procent din emisia totală de NO x. În condițiile tipice de ardere a combustibilului în cazane, concentrațiile de dioxid de azot NO 2 sunt de obicei neglijabile în comparație cu conținutul de NO și variază de obicei între 0÷7 ppm până la 20÷30 ppm. În același timp, amestecarea rapidă a regiunilor calde și reci într-o flacără turbulentă poate duce la apariția unor concentrații relativ mari de dioxid de azot în zonele reci ale fluxului. În plus, emisia parțială de NO 2 are loc în partea superioară a cuptorului și în coșul orizontal (cu T> 900÷1000 K) și în anumite condiții pot atinge și dimensiuni vizibile.

Hemioxidul de azot N 2 O, format în timpul arderii combustibililor, este, aparent, o substanță intermediară pe termen scurt. N 2 O este practic absent în produsele de ardere din spatele cazanelor.

Sulful conținut în combustibil este o sursă de formare a oxizilor de sulf SO x: anhidride de dioxid de sulf SO 2 (dioxid de sulf) și de sulf SO 3 (trioxid de sulf). Total eliberare în masă SO x depinde doar de conținutul de sulf din combustibilul S p , iar concentrația lor în gazele de ardere depinde și de coeficientul de curgere a aerului α. De regulă, ponderea SO 2 este de 97÷99%, iar ponderea SO 3 este de 1÷3% din randamentul total de SO x. Conținutul real de SO2 din gazele care părăsesc cazanele variază de la 0,08 la 0,6%, iar concentrația de SO3 variază de la 0,0001 la 0,008%.

Printre componentele dăunătoare gaze de ardere Un loc aparte îl ocupă un grup mare de hidrocarburi aromatice policiclice (HAP). Multe HAP au activitate cancerigenă și (sau) mutagenă ridicată și activează smogul fotochimic în orașe, ceea ce necesită un control strict și limitarea emisiilor lor. În același timp, unele HAP, de exemplu, fenantren, fluoranten, piren și o serie de altele, sunt aproape inerte din punct de vedere fiziologic și nu sunt cancerigene.

HAP se formează ca urmare a arderii incomplete a oricăror combustibili cu hidrocarburi. Acesta din urmă apare din cauza inhibării reacțiilor de oxidare a hidrocarburilor combustibile de către pereții reci ai dispozitivelor de ardere și poate fi cauzat și de amestecarea nesatisfăcătoare a combustibilului și aerului. Aceasta duce la formarea în cuptoare (camere de ardere) a unor zone oxidative locale cu temperaturi scăzute sau zone cu exces de combustibil.

Din cauza cantitate mare diferite HAP din gazele de ardere și dificultatea de a măsura concentrațiile acestora, nivelul de contaminare cancerigenă a produselor de ardere și aerul atmosferic evaluat prin concentrația celui mai puternic și stabil cancerigen - benzo(a)piren (B(a)P) C 20 H 12.

Datorită toxicității lor ridicate, trebuie făcute o mențiune specială a produselor de ardere a păcurului precum oxizii de vanadiu. Vanadiul este conținut în partea minerală a păcurului și, atunci când este ars, formează oxizi de vanadiu VO, VO 2. Cu toate acestea, atunci când depozitele se formează pe suprafețe convective Oxizii de vanadiu se prezintă în principal sub formă de V 2 O 5. Pentoxidul de vanadiu V 2 O 5 este cea mai toxică formă de oxizi de vanadiu, prin urmare emisiile acestora sunt calculate în termeni de V 2 O 5.

Tabelul 7.1.3. Concentrația aproximativă a substanțelor nocive în produsele de ardere în timpul arderii combustibililor organici în cazanele electrice

Emisii = Concentrație, mg/m3
Gaz natural Păcură Cărbune
Oxizi de azot NO x (în termeni de NO 2) 200÷ 1200 300÷ 1000 350 ÷1500
Dioxid de sulf SO2 - 2000÷6000 1000÷5000
Anhidrida sulfurica SO3 - 4÷250 2 ÷100
Monoxid de carbon CO 10÷125 10÷150 15÷150
Benz(a)piren C20H12 (0,1÷1, 0)·10 -3 (0,2÷4,0) 10 -3 (0,3÷14) 10 -3
Substanță în suspensie - <100 150÷300

Atunci când ardeți păcură și combustibil solid, emisiile conțin și particule solide constând din cenușă zburătoare, particule de funingine, HAP și combustibil nears ca rezultat al arderii mecanice insuficiente.

Intervalele concentrațiilor de substanțe nocive din gazele de ardere la arderea diferitelor tipuri de combustibili sunt date în tabel. 7.1.3.

compoziția produselor complete de ardere

Produsele arderii complete includ și componente de balast - azot (N2) și oxigen (O2).

Azotul intră întotdeauna în cuptor cu aer, iar oxigenul rămâne din fluxurile de aer neutilizate în timpul procesului de ardere. Astfel, gazele de ardere formate în timpul arderii complete a combustibilului gazos constau din patru componente: CO2, H2O, O2 și N2

Când combustibilul gazos arde incomplet, în gazele de ardere apar componente combustibile, monoxid de carbon, hidrogen și, uneori, metan. Cu o subardere chimică mare, în produsele de ardere apar particule de carbon, din care se formează funingine. Arderea incompletă a gazului poate apărea atunci când există o lipsă de aer în zona de ardere (cst>1), amestecarea nesatisfăcătoare a aerului cu gaz sau contactul pistolului cu pereții reci, ceea ce duce la încetarea reacției de ardere.

Exemplu. Să presupunem că arderea a 1 m3 de gaz Dashavsky produce produse uscate de ardere Kci-35 m3/m3, în timp ce produsele de ardere conțin componente inflamabile în cantitate de: CO = 0,2%; H2=0,10/o; CH4= = 0,05%.

Determinați pierderile de căldură din arderea chimică incompletă. Această pierdere este egală cu Q3 = VC, g ("26, 3SO + Yu8N3 + 358CH4) = 35 (126,3-0,2 + 108-0,1 + 358-0,05) =

1890 kJ/m3.

Punctul de rouă al produselor de ardere se determină după cum urmează. Mai întâi, găsiți volumul total al produselor de ardere

și, cunoscând cantitatea de vapori de apă Vhn pe care o conțin, se determină presiunea parțială a vaporilor de apă Pngo (presiunea vaporilor de apă saturați la o anumită temperatură) folosind formula

P»to=vmlVr, bar.

Fiecare valoare a presiunii parțiale a vaporilor de apă corespunde unui anumit punct de rouă.

Exemplu. Din arderea a 1 m3 de Dashavskoye gaz natural la at = 2,5 se formează produse de ardere Vr = 25 m3/m3, inclusiv vaporii de apă Vsn = 2,4 m3/m3. Este necesar să se determine temperatura punctului de rouă.

Presiunea parțială a vaporilor de apă din produsele de ardere este egală cu

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

Presiunea parțială găsită corespunde unei temperaturi de 46 °C. Acesta este punctul de rouă. Dacă gazele de ardere din această compoziție au o temperatură sub 46 "C, atunci va începe procesul de condensare a vaporilor de apă.

Eficiența funcționării sobelor de uz casnic transformate în combustibil gazos este caracterizată de coeficientul de performanță (eficiență), eficiența oricărui aparat de încălzire este determinată din echilibru termic, adică egalitatea dintre căldura generată în timpul arderii combustibilului și consumul acestei călduri pentru încălzirea utilă.

La funcționarea sobelor de uz casnic pe gaz, există cazuri în care gazele de ardere din coșurile de fum sunt răcite până la punctul de rouă. Punctul de rouă este temperatura la care aerul sau alt gaz trebuie răcit înainte ca vaporii de apă pe care îi conține să ajungă la saturație.

1. Descrierea tehnologiei (metodei) propuse pentru creșterea eficienței energetice, noutatea acesteia și conștientizarea acesteia.

La arderea combustibilului în cazane, procentul de „exces de aer” poate varia de la 3 la 70% (excluzând ventuze) din volumul de aer, al cărui oxigen este implicat în reactie chimica oxidarea (combustia) combustibilului.

„Excesul de aer” care participă la procesul de ardere a combustibilului este acea parte a aerului atmosferic al cărei oxigen nu participă la reacția chimică de oxidare a combustibilului (combustie), dar este necesar să se creeze regimul de viteză necesar pentru evacuarea combustibilului. amestecul de aer din dispozitivul arzător al cazanului. „Excesul de aer” este o valoare variabilă și pentru același cazan este invers proporțional cu cantitatea de combustibil ars, sau cu cât se arde mai puțin combustibil, cu atât este necesar mai puțin oxigen pentru oxidarea (combustie), dar este mai mult „aer în exces” necesare pentru a crea scurgerea regimului de viteză necesar a amestecului combustibil-aer din dispozitivul arzător al cazanului. Procentul de „aer în exces” în debitul total de aer utilizat pentru ardere completă combustibil, este determinat de procentul de oxigen din gazele de ardere de evacuare.

Dacă reduceți procentul de „exces de aer”, atunci va apărea monoxid de carbon „CO” (un gaz otrăvitor) în gazele de ardere, ceea ce indică arderea insuficientă a combustibilului, de exemplu. pierderea acestuia, iar utilizarea „excesului de aer” duce la pierderea energiei termice pentru încălzirea acestuia, ceea ce crește consumul de combustibil ars și crește emisiile de gaze cu efect de seră „CO 2 ” în atmosferă.

Aerul atmosferic este format din 79% azot (N 2 - gaz inert incolor, insipid și inodor), care îndeplinește funcția principală de a crea regimul de viteză necesar pentru scurgerea amestecului combustibil-aer din dispozitivul de arzător al centralei electrice pentru arderea completă și stabilă a combustibilului și 21% oxigen (O 2) , care este un oxidant de combustibil. Gazele de evacuare la arderea nominală a gazelor naturale în unitățile cazanelor constau din 71% azot (N 2), 18% apă (H 2 O), 9% dioxid de carbon (CO 2) și 2% oxigen (O 2). Procentul de oxigen din gazele de ardere egal cu 2% (la iesirea din cuptor) indica un continut de 10% in exces de aer atmosferic in debitul total de aer implicat in crearea regimului de viteza necesar pentru curgerea amestecului combustibil-aer. de la dispozitivul de arzător al unității cazanului pentru combustibil de oxidare completă (combustie).

În procesul de ardere completă a combustibilului în cazane, este necesar să se utilizeze gazele de ardere, înlocuind „excesul de aer” cu acestea, ceea ce va preveni formarea de NOx (până la 90,0%) și va reduce emisiile de „gaze cu efect de seră” (CO). 2), precum și consumul de combustibil ars (până la 1,5%).

Invenţia se referă la ingineria energiei termice, în special la centrale electrice pentru ardere tipuri variate combustibili și metode de utilizare a gazelor de ardere pentru arderea combustibililor în centrale electrice.

O centrală electrică pentru arderea combustibilului conține un cuptor (1) cu arzătoare (2) și un coș convectiv (3) conectat printr-un evacuator de fum (4) și un coș (5) la un coș (6); o conductă de aer (9) de aer exterior conectată la coșul de fum (5) printr-o conductă de derivație (11) de gaze de ardere și o conductă de aer (14) dintr-un amestec de aer exterior și gaze de ardere, care este conectată la un ventilator. (13); o clapă de accelerație (10) instalată pe conducta de aer (9) și o supapă (12) montată pe conducta de derivație a gazelor de ardere (11), în care clapeta de accelerație (10) și supapa (12) sunt echipate cu dispozitive de acţionare; încălzitor de aer (8), situat în coșul convectiv (3), conectat la ventilatorul (13) și conectat la arzătoarele (2) prin conducta de aer (15) a amestecului încălzit de aer exterior și gaze de ardere; senzor (16) pentru prelevarea probelor de gaze arse, instalat la intrarea în coșul convectiv (3) și conectat la un analizor de gaz (17) pentru determinarea conținutului de oxigen și monoxid de carbon din gazele de ardere; unitatea electronică de comandă (18), care este conectată la analizorul de gaz (17) și la dispozitivele de acționare ale clapetei (10) și supapei (12). O metodă de utilizare a gazelor de ardere pentru arderea combustibilului într-o centrală electrică include selectarea unei părți din gazele de ardere cu o presiune statică mai mare decât cea atmosferică dintr-un coș (5) și alimentarea acesteia printr-o conductă de derivație a gazelor arse (11) într-o conductă de aer exterior. (9) cu o presiune statică a aerului exterior mai mică decât cea atmosferică; reglarea alimentării cu aer exterior și gaze arse de către actuatoarele clapetei (10) și supapei (12), controlate de o unitate electronică de control (18), astfel încât procentul de oxigen din aerul exterior să fie redus la un nivel la care la intrarea în coșul convectiv (3) conținutul de oxigen din gazele de ardere a fost mai mic de 1% în absența monoxidului de carbon; amestecarea ulterioară a gazelor de ardere cu aerul exterior în conducta de aer (14) și ventilatorul (13) pentru a obține un amestec omogen de aer exterior și gaze de ardere; încălzirea amestecului rezultat în încălzitorul de aer (8) prin reciclarea căldurii gazelor de ardere; alimentarea cu amestecul încălzit la arzătoarele (2) prin conducta de aer (15).

2. Rezultatul creșterii eficienței energetice cu implementarea în masă.
Economie de combustibil ars în cazane, centrale termice sau centrale de stat de până la 1,5%

3. Este nevoie de cercetări suplimentare pentru a extinde lista de obiecte pentru implementarea acestei tehnologii?
Există pentru că tehnologia propusă poate fi aplicată și motoarelor combustie internași pentru instalațiile cu turbine cu gaz.

4. Motive pentru care tehnologia propusă eficientă din punct de vedere energetic nu este aplicată la scară de masă.
Motivul principal este noutatea tehnologiei propuse și inerția psihologică a specialiștilor din domeniul ingineriei termice și energetice. Este necesară mediatizarea tehnologiei propuse în Ministerele Energiei și Ecologiei, companiile energetice producătoare de energie electrică și termică.

5. Măsuri existente de încurajare, constrângere, stimulente pentru implementarea tehnologiei (metodei) propuse și necesitatea îmbunătățirii acestora.
Introducerea de noi cerințe de mediu mai stricte pentru emisiile de NOx de la unitățile cazanelor

6. Prezența unor restricții tehnice și de altă natură cu privire la utilizarea tehnologiei (metodei) în diferite locații.
Extindeți valabilitatea clauzei 4.3.25 din „REGULILE DE EXPLOATARE TEHNICĂ A CENTRALELOR ȘI REȚELELE ALE FEDERAȚIEI RUSE ORDINUL MINISTERULUI ENERGIEI RF DIN 19 IUNIE 2003 Nr. 229” pentru cazanele care ard orice tip de combustibil. În următoarea ediție: „...La cazanele de abur care ard orice combustibil, în domeniul de sarcină de control, arderea acestuia trebuie efectuată, de regulă, cu coeficienți de aer în exces la ieșirea din cuptor mai mici de 1,03... ”.

7. Necesitatea cercetării și dezvoltării și a testării suplimentare; subiectele și scopurile lucrării.
Necesitatea cercetării și dezvoltării este de a obține informații vizuale (film educațional) pentru a familiariza angajații companiilor de energie termică și electrică cu tehnologia propusă.

8. Disponibilitatea reglementărilor, regulilor, instrucțiunilor, standardelor, cerințelor, măsurilor prohibitive și a altor documente care reglementează utilizarea acestei tehnologii (metode) și obligatorii pentru execuție; necesitatea de a le aduce modificări sau nevoia de a schimba înseși principiile formării acestor documente; prezența preexistentelor documente de reglementare, reglementări și necesitatea refacerii acestora.
Extinderea domeniului de aplicare al „REGULUI DE EXPLOATARE TEHNICĂ A CENTRALELOR ȘI REȚELELELOR ALE FEDERAȚIEI RUSE ORDINUL MINISTERULUI ENERGIEI RF DIN 19 IUNIE 2003 Nr. 229”

clauza 4.3.25 pentru cazane care ard orice tip de combustibil. În următoarea ediție: „… La cazanele cu abur care ard combustibil, în intervalul de sarcină de control, arderea acestuia trebuie efectuată, de regulă, cu coeficienți de aer în exces la ieșirea cuptorului mai mici de 1,03...».

clauza 4.3.28. „... Cazanul cu păcură cu sulf trebuie să fie aprins cu sistemul de încălzire cu aer (încălzitoare de aer, sistem de recirculare a aerului cald) pre-pornit. Temperatura aerului din fața încălzitorului de aer în timpul perioadei inițiale de ardere într-un cazan pe ulei nu trebuie, de regulă, să fie mai mică de 90°C. Aprinderea unui cazan folosind orice alt tip de combustibil trebuie făcută cu sistemul de recirculare a aerului pornit anterior»

9. Necesitatea de a dezvolta noi sau de a modifica legi și reglementări existente.
Nu este necesar

10. Disponibilitatea implementate proiecte pilot, analiza eficacității lor reale, a identificat deficiențe și propuneri de îmbunătățire a tehnologiei, ținând cont de experiența acumulată.
Testarea tehnologiei propuse a fost efectuată pe un cazan pe gaz montat pe perete cu tiraj forțat și gaze arse de evacuare (produse de ardere a gazelor naturale) evacuate pe fațada clădirii cu o putere nominală de 24,0 kW, dar sub o sarcină de 8,0. kW. Alimentarea cazanului cu gaze de ardere s-a realizat printr-o cutie instalata la o distanta de 0,5 m de emisia de ardere a cosului coaxial al cazanului. Cutia a reținut fumul care iese, care a înlocuit, la rândul său, „excesul de aer” necesar pentru arderea completă a gazelor naturale, iar un analizor de gaz instalat în evacuarea cazanului (locație standard) a monitorizat emisiile. În urma experimentului, a fost posibilă reducerea emisiilor de NOx cu 86,0% și reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră CO2 cu 1,3%.

11. Posibilitatea de influențare a altor procese odată cu introducerea în masă a acestei tehnologii (modificări ale situației mediului, posibil impact asupra sănătății umane, fiabilitate sporită a aprovizionării cu energie, modificări ale programelor de încărcare zilnice sau sezoniere echipamente energetice, modificări ale indicatorilor economici ai producției și transportului de energie etc.).
Îmbunătățirea situației de mediu, care afectează sănătatea oamenilor și reducerea costurilor cu combustibilul la generarea energiei termice.

12. Necesitatea unei pregătiri speciale a personalului calificat pentru a opera tehnologia introdusă și a dezvolta producția.
Instruirea personalului existent de exploatare a centralelor cu tehnologia propusă va fi suficientă.

13. Metode estimate de implementare:
finanțare comercială (cu recuperarea costurilor), deoarece tehnologia propusă se amortizează în maximum doi ani.

Informații furnizate de: Y. Panfil, PO Box 2150, Chișinău, Moldova, MD 2051, e-mail: [email protected]


Pentru a adăugați o descriere a tehnologiei de economisire a energiei la Catalog, completați chestionarul și trimiteți-l la marcat „la catalog”.

Pagina 1


Compoziția gazelor de ardere se calculează pe baza reacțiilor de ardere componente combustibil.

Compoziția gazelor de ardere se determină cu ajutorul unor dispozitive speciale numite analizoare de gaze. Acestea sunt principalele dispozitive care determină gradul de perfecțiune și eficiență a procesului de ardere în funcție de conținutul de dioxid de carbon din gazele de ardere de evacuare, a căror valoare optimă depinde de tipul de combustibil, tipul și calitatea dispozitivului de ardere.

Compoziția gazelor de ardere în condiții de echilibru se modifică după cum urmează: conținutul de H2S și S02 scade constant, 32, CO2 și CO - se modifică nesemnificativ / Cu arderea strat cu strat a oxa, straturile superioare ale catalizatorului sunt regenerate înaintea celor inferioare. Se observă o scădere treptată a temperaturii în camera de reacție, iar oxigenul apare în gazele de ardere la ieșirea din reactor.


Compoziția gazelor de ardere este controlată prin probe.

Compoziția gazelor de ardere este determinată nu numai de conținutul de vapori de apă, ci și de conținutul altor componente.

Compoziția gazelor de ardere variază de-a lungul lungimii pistoletului. Nu este posibil să se țină cont de această modificare atunci când se calculează transferul radiativ de căldură. Prin urmare, calculele practice ale transferului de căldură prin radiație se bazează pe compoziția gazelor de ardere la capătul camerei. Aceasta este o simplificare în până la un punct justificată de considerația că procesul de ardere se desfășoară de obicei intens în partea inițială, nu foarte mare, a camerei și, prin urmare, majoritatea camerele sunt uneori ocupate de gaze a căror compoziție este apropiată de cea de la capătul camerei. La sfârșit, conține aproape întotdeauna foarte puțini produse de ardere incompletă.

Compoziția gazelor de ardere se calculează pe baza reacțiilor de ardere ale componentelor combustibilului.

Compoziția gazelor de ardere în timpul arderii complete a gazelor din diferite câmpuri diferă ușor.

Compoziția gazelor de ardere include: 2 61 kg CO2; 0 45 kg H2O; 7 34 kg N2 și 3 81 kg aer la I kg cărbune. La 870 C, volumul gazelor de ardere la 1 kg de cărbune este de 45 m3, iar la 16 C este egal cu 11 3 m3; densitatea amestecului de gaze arse este de 0,318 kg/l3, adică de 1,03 ori densitatea aerului la aceeași temperatură.

Sunt numite toxice (dăunătoare). compuși chimici, afectând negativ sănătatea umană și animală.

Tipul de combustibil afectează compoziția substanțelor nocive formate în timpul arderii acestuia. Centralele electrice folosesc combustibili solizi, lichizi și gazoși. Principalele substanțe nocive conținute în gazele de ardere din cazan sunt: ​​oxizi de sulf (SO 2 și SO 3), oxizi de azot (NO și NO 2), monoxid de carbon (CO), compuși de vanadiu (în principal pentoxid de vanadiu V 2 O 5). LA Substanțe dăunătoare include și cenușă.

Combustibil solid. În ingineria energiei termice, se utilizează cărbune (maro, piatră, cărbune antracit), șisturi bituminoase și turbă. Compoziția combustibilului solid este reprezentată schematic.

După cum puteți vedea, partea organică a combustibilului constă din carbon C, hidrogen H, oxigen O, sulf organic Sopr. Compoziția părții combustibile a combustibilului dintr-un număr de depozite include și sulf de pirit anorganic FeS 2.

Partea incombustibilă (minerală) a combustibilului este formată din umiditate Wși cenușă A. Partea principală a componentei minerale a combustibilului se transformă în cenușă zburătoare în timpul arderii, transportată de gazele de ardere. Cealaltă parte, în funcție de designul cuptorului și de caracteristicile fizice ale componentei minerale a combustibilului, se poate transforma în zgură.

Conținutul de cenușă al cărbunilor autohtoni variază foarte mult (10-55%). Conținutul de praf al gazelor de ardere se modifică în mod corespunzător, ajungând la 60-70 g/m 3 pentru cărbunii cu cenușă mare.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale cenușii este că particulele sale au dimensiuni diferite, care variază de la 1-2 la 60 de microni sau mai mult. Această caracteristică ca parametru care caracterizează cenușa se numește dispersie.

Compoziție chimică Cenușa de combustibil solid este destul de diversă. De obicei, cenușa constă din oxizi de siliciu, aluminiu, titan, potasiu, sodiu, fier, calciu și magneziu. Calciul din cenușă poate fi prezent sub formă de oxid liber, precum și în compoziția de silicați, sulfați și alți compuși.

Analize mai detaliate ale părții minerale a combustibililor solizi arată că cenușa poate conține alte elemente în cantități mici, de exemplu, germaniu, bor, arsenic, vanadiu, mangan, zinc, uraniu, argint, mercur, fluor, clor. Microimpuritățile elementelor enumerate sunt distribuite neuniform în fracțiuni de cenușă zburătoare de diferite dimensiuni ale particulelor și, de obicei, conținutul lor crește odată cu scăderea dimensiunii particulelor.

Combustibil solid poate conţine sulf sub următoarele forme: pirita Fe 2 S şi pirita FeS 2 în moleculele părţii organice a combustibilului şi sub formă de sulfaţi în partea minerală. Ca rezultat al arderii, compușii sulfului sunt transformați în oxizi de sulf, aproximativ 99% fiind dioxid de sulf SO 2 .


Conținutul de sulf al cărbunilor, în funcție de depozit, este de 0,3-6%. Conținutul de sulf al șisturilor bituminoase ajunge la 1,4-1,7%, turbă -0,1%.

Compușii de mercur, fluor și clor sunt prezenți în spatele cazanului în stare gazoasă.

Compoziția cenușii de combustibil solid poate conține izotopi radioactivi de potasiu, uraniu și bariu. Aceste emisii nu au practic niciun efect asupra situației radiațiilor din zona centralei termice, deși cantitatea lor totală poate depăși emisiile de aerosoli radioactivi la centralele nucleare de aceeași putere.

Combustibil lichid. ÎN Ingineria energiei termice folosește păcură, ulei de șist, motorină și combustibil pentru cazane și cuptoare.

Nu există sulf de pirit în combustibilul lichid. Compoziția cenușii de păcură include pentoxid de vanadiu (V 2 O 5), precum și Ni 2 O 3, A1 2 O 3, Fe 2 O 3, SiO 2, MgO și alți oxizi. Conținutul de cenușă din păcură nu depășește 0,3%. Când este complet ars, conținutul de particule solide în gazele de ardere este de aproximativ 0,1 g/m3, dar această valoare crește brusc în perioada de curățare a suprafețelor de încălzire a cazanelor de depunerile exterioare.

Sulful din păcură se găsește în principal sub formă de compuși organici, sulf elementar și hidrogen sulfurat. Conținutul său depinde de conținutul de sulf al uleiului din care este obținut.

În funcție de conținutul de sulf din ele, uleiurile de încălzire se împart în: cu conținut scăzut de sulf S p<0,5%, сернистые S p = 0,5+ 2,0%și sulf ridicat S p >2,0%.

Combustibil dieselîn funcție de conținutul de sulf este împărțit în două grupe: primul - până la 0,2% și al doilea - până la 0,5%. Combustibilul pentru cazan și cuptor cu conținut scăzut de sulf nu conține mai mult de 0,5 sulf, combustibilul cu sulf conține până la 1,1, uleiul de șist nu conține mai mult de 1%.

Combustibil gazos reprezintă cel mai „curat” combustibil organic, de când este complet ars substante toxice se formează doar oxizi de azot.

Frasin. Atunci când se calculează emisia de particule solide în atmosferă, este necesar să se țină cont de faptul că combustibilul nears (ardere insuficientă) intră în atmosferă împreună cu cenușa.

Subardere mecanică q1 pentru cuptoarele cu cameră, dacă presupunem același conținut de combustibil în zgură și antrenament.

Datorită faptului că toate tipurile de combustibil au valori calorice diferite, conținutul de cenușă dat Apr și conținutul de sulf Spr sunt adesea folosite în calcule.

Caracteristicile unor tipuri de combustibil sunt date în tabel. 1.1.

Proporția de particule solide transportate din focar depinde de tipul de focar și poate fi luată conform următoarelor date:

Camere cu îndepărtare a zgurii solide., 0,95

Deschideți cu îndepărtarea zgurii lichide 0,7-0,85

Semi-deschis cu îndepărtarea zgurii lichide 0,6-0,8

Focare cu două camere................... 0,5-0,6

Focare cu precuptoare verticale 0,2-0,4

Cuptoare ciclonice orizontale 0,1-0,15

De la masă 1.1 arată că șisturile bituminoase și cărbunele brun, precum și cărbunele Ekibastuz, au cel mai mare conținut de cenușă.

Oxizi de sulf. Emisia de oxizi de sulf este determinată de dioxidul de sulf.

După cum au arătat studiile, legarea dioxidului de sulf de către cenușa zburătoare în coșurile cazanelor electrice depinde în principal de conținutul de oxid de calciu din masa de lucru a combustibilului.

În colectoarele de cenușă uscată, oxizii de sulf practic nu sunt captați.

Proporția de oxizi captați în colectoarele umede de cenușă, care depinde de conținutul de sulf al combustibilului și de alcalinitatea apei de irigare, poate fi determinată din graficele prezentate în manual.

Oxizi de azot. Cantitatea de oxizi de azot în termeni de NO 2 (t/an, g/s) emisă în atmosferă cu gazele de ardere ale unui cazan (carcasa) cu o productivitate de până la 30 t/h poate fi calculată folosind formula empirică în manual.



 

Ar putea fi util să citiți: