Расчётный анализ влияния неравномерности распределения твёрдого топлива по горелкам на экологическую безопасность котельных установок ТЭС

Обеспечение экологической безопасности для предприятий энергетики в соответствии с вступившими в силу новыми требованиями Федерального закона ФЗ №219 от 21.07.2014 является в настоящее время первостепенной задачей. Экспериментальные исследования и промышленный опыт показывают, что одним из основных факторов образования практически всех токсичных продуктов сгорания топлива в котельных установках являются условия воспламенения в каждой горелке топки: соотношение топливо-воздух в зоне воспламенения, доли первичного воздуха, соотношения скоростей вторичного и первичного воздуха и т. д. Однако по действующим в настоящее время нормативам расчёт выбросов топливных оксидов азота, а также бенз(а)пирена (БП) производится по усреднённым величинам для всех горелок топки и влияние важнейшего фактора — равномерности распределения топлива и воздуха по горелкам на их образование не учитывается. Проведён расчётный анализ влияния неравномерности распределения твёрдого топлива по горелкам котельных установок на выбросы оксидов азота, а также бенз(а)пирена в продуктах сгорания. Разработана методика расчёта и получены зависимости изменения выбросов NO_x от показателя неравномерности распределения топлива Δg, среднего коэффициента избытка воздуха в горелках αГ, количества горелок и различных моделей пылераспределения. Показано, что при величине показателя Δg < 10%, неравномерность распределения топлива практически не оказывает влияние на выбросы оксидов азота и бенз(а)пирена, а величина Δg₅ (при которой увеличение выбросов NOx изза неравномерности распределения пыли не превысит 5%) должна составлять: для двух горелок — 22%…27%, четырёх — 12%...22%, шести — 11%…13%. При более высоких значениях Δg для заданного количества горелок и при возрастании средней величины αГ имеет место значительное увеличение выбросов оксидов азота и бенз(а)пирена. Получено, что при этом происходит одновременное увеличение NO_x и БП. Даны рекомендации по использованию схем пылераспределения и конструкциям делителей пыли, исключающих влияние неравномерности распределения топлива по горелкам на выбросы оксидов азота.

экологическая безопасность, оксиды азота, бенз(а)пирен, распределение топлива, горелки, котельная установка, методика расчёта, расчётный анализ, делители пыли

1. O vnesenii izmenenii v Federal'nyi zakon «Ob okhrane okruzhayushchei sredy» i otdel'nye zakonodatel'nye akty Rossiiskoi Federatsii»: Federal'nyi zakon ot 21.07.2014; 219-FZ.

2. «O promyshlennykh vybrosakh (o kompleksnom predotvrashchenii zagryaznenii i kontrole za nimi)». Direktiva ES 2010; 75/ES.

3. Primenenie peredovykh tekhnologii gazoochistki, otvechayushchikh ekologicheskim trebovaniyam Kitaya s ul'tranizkim vybrosom vrednykh veshchestv. Sbornik dokladov «Ispol'zovanie tverdykh topliv dlya effektivnogo i ekologicheski chistogo proizvodstva elektroenergii i tepla». «VTI» 2016;: 123-131.

4. Sosin D. V., Shtegman A. V., Kotler V. R., Tokarev R. S., Shkrobtak A. S. Malozatratnye sposoby snizheniya NOx na ugol'nom kotle. Elektricheskie stantsii 2011; 7: 2-5.

5. Agapov K. V., Ostapenko V. E., Serant F. A. Opyt snizheniya vybrosov oksidov azota na kotlakh TPE- 214 st. №5 Novosibirskoi TETs-5 s ispol'zovaniya stupenchatogo szhiganiya. Energetik 2007; 3: 8-10.

6. Shtegman A. V., Sosin D. V., Melkumyan S. S., Fomenko E. A. Uspeshnyi opyt osvoeniya tekhnologii trekhstupenchatogo szhiganiya s reberningovoi mel'nitsei na primere kotla TPE-223 Cherepetskoi GRES. «Ispol'zovanie tverdykh topliv dlya effektivnogo i ekologicheski chistogo proizvodstva elektroenergii i tepla». «VTI» 2016: 123-131. Sb. dokl. III Mezhd. Nauch.-tekhn. konf. 2016;: 132-141.

7. Kotler V. R. Oksidy azota v dymovykh gazakh 1987;: 1-144.

8. Gusev L. N. O vliyanii reaktsionnoi sposobnosti prirodnykh tverdykh topliv, konstruktsii i rezhimov raboty pyleugol'nykh kamernykh topok na uroven' vybrosov oksidov azota. Trudy TsKTI №228. 2002;: 92-102.

9. Roslyakov V. P., Zakirov I. A., Ionkin I. L., Egorova L. E. Issledovanie protsessov konversii oksidov ugleroda i benzo(a)pirena vdol' gazovogo trakta kotel'nykh ustanovok. Teploenergetika 2005; 4: 44-50.

10. Munts V. A., Pavlyuk E. Yu, Kryukov M. V., Savkin A. V. Gorenie letuchikh pri szhiganii tverdykh topliv v kipyashchem sloe. Elektricheskie stantsii 2012; 3: 43-51.

11. SO 153 - 34.02.304. Metodicheskie ukazaniya po raschetu vybrosov oksidov azota s dymovymi gazami kotlov teplovykh elektrostantsii 2003.

12. Leikin V. Z. Pokazateli effektivnosti delitelei pyli kotel'nykh ustanovok. Elektricheskie stantsii 2008; 11: 19-34.

13. Metodicheskie ukazaniya po proektirovaniyu topochnykh ustroistv kotel'nykh agregatov. NPO TsKTI-VTI. 1996;: 1-271.

14. Leikin V. Z., Pozin I. A., Agapov K. A. [i dr] Razrabotka i vnedrenie na TES novykh konstruktsii raspredelitelei pylegazovogo potoka peremeshivayushchego tipa. Elektricheskie stantsii 2008; 7: 10-23.

15. Leikin V. Z., Klepikov N. S. Raspredelitel' pylegazovogo potoka Patent na izobretenie RF. 2012. №2456496; MKI F16K11/10; F23K3/02.

16. Ivanitskii M. S., Griga A. D., Fokin V. M. Postroenie modeli dlya opredeleniya kontsentratsii benz(a)pirena pri szhiganii uglevodorodnogo topliva v kotel'nykh ustanovkakh sistem teplosnabzheniya. VestnikVolgGASU. 2012; 28(47): 143-150.

17. Ivanitskii M. S., Griga A. D., Fokin V. M. Fiziko-khimicheskie protsessy mekhanizmov obrazovaniya benz(a)pirena pri szhiganii uglevodorodnogo topliva. Vestnik VolgGASU. 2012; 27(46): 28-33.

18. Metodika rascheta vybrosov benz(a)pirena v atmosferu parovymi kotlami elektrostantsii. SO 153-34.02.316-2003.