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. О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации»: Федеральный закон от 21.07.2014; 219-ФЗ.

2. «О промышленных выбросах (о комплексном предотвращении загрязнений и контроле за ними)». Директива ЕС 2010; 75/ЕС.

3. Применение передовых технологий газоочистки, отвечающих экологическим требованиям Китая с ультранизким выбросом вредных веществ. Сборник докладов «Использование твёрдых топлив для эффективного и экологически чистого производства электроэнергии и тепла». «ВТИ» 2016;: 123–131.

4. Сосин Д. В., Штегман А. В., Котлер В. Р., Токарев Р. С., Шкробтак А. С. Малозатратные способы снижения NOx на угольном котле. Электрические станции 2011; 7: 2–5.

5. Агапов К. В., Остапенко В. Е., Серант Ф. А. Опыт снижения выбросов оксидов азота на котлах ТПЕ– 214 ст. №5 Новосибирской ТЭЦ-5 с использования ступенчатого сжигания. Энергетик 2007; 3: 8–10.

6. Штегман А. В., Сосин Д. В., Мелкумян С. С., Фоменко Е. А. Успешный опыт освоения технологии трехступенчатого сжигания с ребёрнинговой мельницей на примере котла ТПЕ-223 Черепетской ГРЭС. «Использование твёрдых топлив для эффективного и экологически чистого производства электроэнергии и тепла». «ВТИ» 2016: 123–131. Сб. докл. III Межд. Науч.-техн. конф. 2016;: 132–141.

7. Котлер В. Р. Оксиды азота в дымовых газах 1987;: 1–144.

8. Гусев Л. Н. О влиянии реакционной способности природных твёрдых топлив, конструкции и режимов работы пылеугольных камерных топок на уровень выбросов оксидов азота. Труды ЦКТИ №228. 2002;: 92–102.

9. Росляков В. П., Закиров И. А., Ионкин И. Л., Егорова Л. Е. Исследование процессов конверсии оксидов углерода и бензо(а)пирена вдоль газового тракта котельных установок. Теплоэнергетика 2005; 4: 44–50.

10. Мунц В. А., Павлюк Е. Ю, Крюков М. В., Савкин А. В. Горение летучих при сжигании твёрдых топлив в кипящем слое. Электрические станции 2012; 3: 43–51.

11. СО 153 – 34.02.304. Методические указания по расчёту выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций 2003.

12. Лейкин В. З. Показатели эффективности делителей пыли котельных установок. Электрические станции 2008; 11: 19–34.

13. Методические указания по проектированию топочных устройств котельных агрегатов. НПО ЦКТИ-ВТИ. 1996;: 1–271.

14. Лейкин В. З., Позин И. А., Агапов К. А. [и др] Разработка и внедрение на ТЭС новых конструкций распределителей пылегазового потока перемешивающего типа. Электрические станции 2008; 7: 10–23.

15. Лейкин В. З., Клепиков Н. С. Распределитель пылегазового потока Патент на изобретение РФ. 2012. №2456496; МКИ F16K11/10; F23K3/02.

16. Иваницкий М. С., Грига А. Д., Фокин В. М. Построение модели для определения концентрации бенз(а)пирена при сжигании углеводородного топлива в котельных установках систем теплоснабжения. ВестникВолгГАСУ. 2012; 28(47): 143–150.

17. Иваницкий М. С., Грига А. Д., Фокин В. М. Физико-химические процессы механизмов образования бенз(а)пирена при сжигании углеводородного топлива. Вестник ВолгГАСУ. 2012; 27(46): 28–33.

18. Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций. СО 153-34.02.316-2003.