<<
>>

Глава 14. Образование оксидов азота

При газификации угля образованиеможет происходить в результате окисления свободным кислородом атмосферного азота и азота, содержащегося в топливе.

Первые принято называть «тер­мическими», вторые — «топливными». Условия их образования раз­личны. Термические оксиды азота интенсивно образуются при тем­пературах более 1700 °С, так как для их образования необходимо наличие атомарного кислорода, в то время как топливные в интер­вале 700-1000 °С. На образование топливных оксидов азота суще­ственное влияние, помимо концентрации кислорода и температуры, оказывают тип и состав сжигаемого топлива, содержание в нем свя­занного азота.

При сжигании пылеугля топливные оксиды азота образуются на начальном участке факела на стадии воспламенения и горения лету­чих компонентов. После начального участка факела, где происходит интенсивное образование оксидов азота, их содержание стабилизиру­ется и остается практически на одном уровне, несмотря на значитель­ное содержание кислорода в потоке [3].

В интервале температур 700-1550 °С при горении угля оксиды азо­та образуются в основном из азота топлива.

С увеличением концентрации азота в угле скорость образования и количество оксидов азота возрастают. По результатам ряда исследо­ваний [4,5], доля азота топлива, образующая оксиды азота, составляет 15-21 % для различных видов топлива.

При газификации угля в расплаве шлака сжигание топлива осу­ществляется в три стадии.

Первая — газификация угля в объеме шлака кислородным дутьем с образованием СО. Вторая - частичное дожигание горючих газов над ванной расплава при необходимости стабилизации ее теплового со­стояния. Третья - дожигание газов в котле.

В газовой фазе при продувке шлакового расплава и над расплавом свободный кислород присутствует только в локальных зонах дутье­вых потоков (bvDM. В основном атмосфера в указанных зонах состоит изПоэтому, несмотря на высокие температуры в зонах

реактора-газификатора, оксиды азота внутри объемов этих зон будут образовываться только в факелах.

При химическом недожоге резко снижается содержание атомарно­го кислорода в газах, так как он активно взаимодействует с СО г Одновременно протекает реакция восстановления атомарного кис­лорода и оксидов азота углеродом. Это приводит к существенному уменьшению образования оксидов азота.

Из экспериментальных данных [6] следует, что даже при незначи­тельном недожоге (0,05 %) образование оксидов азота уменьшается на 60 %. Прикак это происходит при газификации угля, количество

оксидов азота из топлива уменьшается с обычных 15-20 % до 0,5 %.

С учетом этого, содержание оксидов азота в газе при газификации угля в расплаве должно составлять 20-40 мг/нм3.

Содержание оксидов азота в дымовых газах определяли при прове­дении исследований на опытной установке в режиме газогенератора и при добавке в шихту различных железосодержащих материалов Не­которые результаты измерений содержания оксидов азота в техноло­гических газах после котла утилизатора приведены в таблице 14.1.

Режим газогенератора (пункт 1 таблицы 14.1) осуществлялся при подаче на нижние фурмы дутья в количестве 11000 нм3/час, содер­жание кислорода в дутье - 60-80 %.

Длительность периода работыr режиме газогенератооа - 3 часа. В газе содержалось около 33 % 58%менее 0,5 °/Образующиеся газы дожигались в котле за счет подсоса в него атмосферного воздуха.

Как видно из приведенных данных, содержание оксидов азота в технологических газах после котла несколько возрастает при увели­чении степени дожигания газов непосредственно в реакторе (до кот­ла). Тем не менее содержание оксидов азота низкое практически для всех режимов.

При добавке в шихту марганцевого агломерата повышенное содер­жание оксидов азота объясняется тем, что оксиды марганца сформи­ровали в реакторе очень жидкоподвижный шлак, который не позволял замешивать частицы угля в его объем. Это привело к значительному
увеличению объемов окислительных зон в расплаве и, как следствие, увеличению содержание оксидов азота в газе.

Таблица 14.1. Результаты измерения содержания оксидов азота в технологических газах


В режиме с добавкой в шихту окалины была достигнута высокая степень дожигания газов в реакторе, что также привело к некоторому увеличению содержания оксидов азота.

Режим дожигания газов в котле также оказывает влияние на об­разование оксидов азота. На рис 14.1 приведена экспериментальная зависимость количества образовавшихся оксидов азота от коэффи­циента избытка воздуха в котле Объем газов на входе в котел при проведении экспериментов составлял около 25 тыс. нм7час При всех режимах содержание оксидов азота после котла менее 100 мг/нм3.

Для сравнения проводили измерения содержания оксидов азо­та в периоды сушки и разогрева футеровки камеры- газификатора перед пуском. Сушка и разогрев осуществлялись путем сжигания природного газа в рабочем пространстве При подаче окислителя в стехиометрическом соотношении выход оксидов азота достигал 1500-
1700 мг/м3. Путем регулирования состава смеси по соотношению газ/ кислород удавалось снизить выход оксидов азота до 300-500 мг/м3. После заливки шлака в разогретый реактор и начала работы в режи­ме газификации выход оксидов азота снижался до указанных выше в таблице значений.

Рисунок 14 1 Зависимость ко шчества образовавшихся оксидов азота от коэффициента избытка воздуха в котіе (а)

<< | >>
Источник: Баласанов А.В., Лехерзак В.Е., Роменец В.А., Усачев А.Б.. Газификация угля в шлаковом расплаве / под ред Усачева А. Б. - М "Институт Стальпроект", 2008 - 288 с. 2008

Еще по теме Глава 14. Образование оксидов азота:

  1. 4.2. Феналенильный радикал в составе тяжелой смолы пиролиза иособенности техногенных асфальтенов
  2. СОДЕРЖАНИЕ
  3. Глава 1. Технологические принципы нового процесса газификации угля
  4. Глава 14. Образование оксидов азота
  5. Глава 22. Сравнительная оценка газификации угля в шлаковом расплаве с традиционной угольной энергетикой
  6. Что такое химический анализ и аналитическая химия
  7. Глава 5. Инновации
  8. Часть 3. Абстрактное мышление.
  9. 15.1. Экологическая обстановка в Российской Федерации