Способ ступенчатого сжигания топлива

 

,, Я2,„, 1817824 АЗ

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F23 С1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

2 (54) СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО СЖИГАНИЯ

ТОПЛИВА

1 (21) 4817445/06 (22) 23.04.90

{46) 23.05,93. Бюл. й. 19

{71) Московский энергетический институт (72) П.В.Росляков и А,В.Буркова (56) Котлер В.P. Ступенчатое сжигание — основной метод подавления окислов азота на пылеугольных котлах. — Теплоэнергетика, 1989, М 8, с,41 — 44, Котлер В,P. Новый метод снижения выбросов оксидов азота на пйлеугольных ТЭС

Японии, — Теплоэнергетика, 1987, M. 5, с.72-74. (57) Изобретение относится к теплоэнергетике и связано с проблемой снижения токсичных выбросов оксидов азота в атмосферу при сжигании органического топлива. С целью снижения выхода оксидов азота в промежуток между верхней зоной дожигания и предыдущей зоной вводят азотсодер>кащее вещество в среде, не содержащей свободный кислород. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнерге- " способе сжигания топлива с вводом азотсо- тике и связано с проблемой снижения ток- держащего вещества с сопутствующей сресичных выбросов оксидов азота в атмосферу дой, при сжигании органического топлива, Целью изобретения является сниженйе,:: Способ заключается в следующем. выхода оксидов азота, В нижнюю зону I горения через Z ярусов

На фиг.1 представлена схема реализа- . горелок 1 подают топливовоздушную смесь, ф ции по высоте топки ступенчатого способа Причем распределение воздуха между ярусжигания топлива с вводом азотсодержаще- . "сами горелок 1 может быть произвольным и

ro вещества между верхней зоной подачи принятым исходя из надежной работы топовоздуха и предшествующей зоной подачи, " чной камеры . Необходимым условием реа- б топливовоздушнойсмеси; нафиг,2 — расчет- лизации способа является обеспечение на ные зависимости температуры и концентра-: выходе из указанной зоны избытка воздуха ции оксидов азота от времени пребывания:" - менЬше стехиометрического (а < 1). Для ф) . 7 продуктов сгорания в газовом тракте котла полного дожигания введенного в топку топпри реализации трехступенчатого способа лива в верхнюю зону топочной камеры через сжигания топлива без ввода азотсодержа- . сопла 2 подаютнеобходимое количество воз- . щего вещества и с его вводом; а) ввод амми- духа. Для обеспечения существенного сниже- у . ака без сопутствующей среды; б) ввод аммиака . ния количества оксидов азота, образовавшихся со средой, не содержащей свободный кисло- в нижней зойе горения, через сопла или устрод (И2 + С02 + HzO); на фиг,З вЂ” временные. ройство 3 подачи вводят в промежуток межрасчетные зависимости температуры и кон- ду нижней I и верхней II зонами горения центрации оксидов азота в газовом тракте . азотсодержащее вещество в среде, не сокотельного агрегата при двухступенчатом держащей свободный кислород.

1817824

При этом значительное восстановление образовавшихся ранее оксидов азота происходит вследствие организации реагирования аэотсодержащего вещества в основном по

"каналу N " (1) благодаря соответствующим 5 режимным условиям. Вклад "канала NQ" в общий процесс реагирования RN s продуктах . сгорания при данных условиях незначителен.

В результате имеет место существенное снижение концентрации NO при вводе разлага- "0 ющего агента в продукты неполного сгорания за зоной активного горения последйей части топлива.

Количество сопутствующей среды и устройство ввода должны быть выбраны иэ ус- 15 ловия обеспечения качественного смешения вводимого агента с продуктами неполного. сгорания топлива, образовавшимися в зоне I, до ввода воздуха в верхнюю зону горения, Проскок азотсодержащего вещества в окис- 2о лительную зону Н горения вызывает дополнительное образование оксидов азота, Проведенные расчетные исследования по казали, что при качественном смешении. разлагающего агента с топочными газами во избежание проскока азотсодержащего вещества в окислительную зону его количеСтво определяют исходя из количества молей ИН, образовавшихся в процессе разложения RN, и количества молей NO в Ю продуктах сгорания к моменту ввода. Так, например. в случае использования аммиака

ИНз для соблюдения указанной стехиометрии необходимо последний ввести в молярном соотношении, равном Р- МНЗ/КО =- 1. 85

При использовании мочевины ее количество должно определяться исходя из молярного соотношения P =СО(ИН2)г/NQ = 0,5.

При наличии одного яруса горелок (Z =

=1) в нижней зоне.l горения с а < 1 (режим 40 двухступенчатого сжигания топлива) значи. тельное снижение выхода оксидов азота имеет место только при сжигании азотсодержащего топлива. При сжигании газа в данном случае эффект снижения выхода NQ "5 незначителен из-за низкого количества NQ, образовавшегося в зоне горения с а < 1 (в основном "быстрые" NO), При сжигании газа по схеме трех и более ступенчатого горения топлива с избытком воздуха в нижнем 50 ярусе горелок а > 1 предлагаемый способ позволяет значительно снизить конечный выход NQ эа счет восстановления термических оксидов азота, образовавшихся в зоне

1 горения.

Рассмотрим эффект снижения выхода оксидов азота на примере трехступенчатого сжиганйя топлива с вводом в качестве разлагающего агента (аэотсодержащвго вещества) аммиака в зону III, В рассматриваемом примере в первый ярус горелок подавалась топливовоздушная смесь с а 1= 1,05, во второй снизу ярус горелок — топливовоздушная смесь с а 2= 0,75 так, что суммар-. ный коэффициент избытка воздуха на выходе из нижней зоны горения составлял а-= 0,9. Ввод аммиака в количестве, равном содержанию NQ e продуктах сгорания, осуществлялся эа зоной. активного горения при различных температурах топочных газов.

Рассматривался как гипотетический случай смешения чистого агента с,продуктами сгорания (фиг.2а), так и реально реализуемый случай ввода аммиака со средой, не содержащей свободный кислород, в количестве 10% от объема топочных газов на выходе из топки, В верхнюЮ зону горения подавался воздух, необходимый для полного дожигания топлива, так, что коэффициент избытка воздуха на выходе из тдпки составлял a = 1,05

В этом случае по отношению к известному способу трехступенчатого сжигания топлива было достигнуто снижение выхода оксидов азота на 42 — 57%.

В примере с двухступенчатой схемой сжигания топлива с а = 0.9 в первой ступени и избытком воздуха на выходе из топки, равным 10,5, степень снижения концентрации оксидов азота при вводе аммиака между нижней и верхней зонами горения составила

16-45%.

В общих примерах конечная концентрация оксидов азота составила в пересчете на

МОг при а = 1,05 65-115 мг/мэ, что ниже современных нормативов ПДВ оксидов азота, Аналогичный эффект снижения концентрации достигается в случае ввода мочевиHbl или других азотсодержащих веществ в продукты сгорания между предпоследней восстановительной зоной горения и последней зоной дожигания топлива

Формула изобретения

1. Способ ступенчатого сжигания топлива путем подачи окислителя в расположенные по высоте топки нижнюю восстановительную и верхнюю окислительную зоны горения, различающиеся суммарным а содержанием в них окислителя, причем в нижней зоне — его недостаток а < 1, а в верхней — избыток а. >1,отличающийся тем,что,с целью снижения выбросов в атмосферу оксидов азота NQx, в промежутокмеждузонами вводят азотсодержащее вещество в бескислородной среде.

1817824

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что азотсодержащее вещество вводят в количестве, не превышающем достаточного для восстановления образовавшихся в нижней зоне горения NOX.

06

1817824

Т1

1800

15%.

ЯЮ

f500 I 817824

Составитель П.Росляков

Техред М.Моргентал Корректор П,Гереши

Редактор Т, Юрчикова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1740 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5