Уменьшение окислов азота
Уменьшение окислов азота
Уменьшение окислов азота характерно для высококалорийных сортов топлива и форсированных топок. В воде NO практически не растворяется. Очистка продуктов сгорания от NO и других окислов азота технически сложна и в большинстве случаев экономически нерентабельна. Вследствие этого усилия как у нас, так и за рубежом направлены в основном на снижение образования окислов азота в топках котлов.
Уменьшение окислов азота в процессе горения топлива происходит при снижении температуры горения, при уменьшение окислов азота и кислорода в высокотемпературной части факела, а также при уменьшении количества свободного кислорода в факеле. Анализ основных факторов, влияющих на образование окислов азота, позволяет наметить и подавления в топке.
Снижение температуры подогрева и уменьшение избытка воздуха в топке тоже несколько уменьшает образование окислов азота как за счет снижения температурного уровня в топке, так и за счет уменьшения концентрации свободного кислорода. Перечисленные способы при комплексном их использовании могут существенно снизить образование окислов азота в топке. В табл. 8.2 приведены ориентировочные усредненные предварительные данные по эффективности различных способов снижения образования окислов азота в топках котлов.
Таблица 8.2. Возможные пределы снижения образования NO2 в толках котлов, %
Выбросы оксидов азота на ТЭС
Основные закономерности процесса горения. Усовершенствование методов позволяющих минимизировать выбросы вредных веществ. Возможные пути сокращения выбросов оксидов азота. Снижение вредного влияния тепловых электрических станций на окружающую среду.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.12.2013 |
| Размер файла | 700,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Выбросы оксидов азота на ТЭС
1. Основные закономерности процесса горения
1.1 Газовое топливо
1.3 Твёрдое топливо
1.4 Выбросы оксидов азота
1.5 Возможные пути сокращения выбросов
2. Технические решения
2.2 «Белые ящики», «Чёрные ящики» и «Серые ящики»
Настало время, когда вопросы охраны окружающей природной среды выдвигаются на первый план среди общечеловеческих ценностей. От успешного решения этих вопросов зависит не только здоровье и благополучие нынешнего и будущего поколений людей, но и развитие цивилизации, и существование самого человечества. Уже сейчас темп и масштабы антропогенного воздействия превышают адаптационные возможности биосферы и поэтому происходят необратимые процессы в природе, приводящие к экологическим катастрофам. Одним из основных источников вредного воздействия на окружающую среду являются энергетические предприятия, а среди них доминирующую роль занимают тепловые электрические станции.
Поэтому необходимо дальнейшее изучение источников и закономерностей вредного воздействия, усовершенствование методов позволяющих минимизировать выбросы вредных веществ без существенных потерь в эффективности и надежности работы котельных установок и с минимальными затратами на реконструкцию на различных видах топлива. В этой работе рассмотрены основные закономерности и уже существующие методы снижения выбросов вредных веществ. Основное внимание уделено оксидам азота, которые образуются при сжигании любого вида топлива и являются наиболее распространенными и экологически опасными выбросами от ТЭС.
Существующие технологические методы сокращения эмиссии NOx, разработаны на основе анализа закономерностей образования и разложения оксидов азота, опробованы при сжигании большинства видов органического топлива: природного газа, каменных и бурых углей и т.д. Реализация разработанных методов осуществлена на котлах различной мощности: от промышленных котлов среднего давления до современных паровых котлов высокого давления. Помимо технологических методов, не менее важным способом снижения выбросов оксидов азота является оптимизация процесса горения. Эффективность горения определяется в основном соотношением воздуха и топлива, а также надлежащим распространением воздуха внутри котла. Поэтому выбор оптимального баланса между топливом и воздухом является определяющим фактором в отношении минимизации выбросов NOx и повышении эффективности процесса горения.
1. Основные закономерности процесса горения
1.1 Газовое топливо
При горении топливо и воздух смешиваются и вступают в химическую реакцию с одновременным выделением большого количества тепла. В зависимости от типа смешения осуществляется горение предварительно перемешанной или предварительно не перемешанной смесей. Кроме того, в зависимости от типа потока факелы подразделяются на турбулентный и ламинарный. оксид азот электрический горение
В ламинарных факелах предварительно перемешанной смеси топливо и окислитель смешиваются до начала горения при ламинарном потоке. Предварительно перемешанные смеси топлива и воздуха характеризуются величиной коэффициента избытка воздуха а, в соответствии с которым можно выделить богатые (а 1) смеси. Распространение свободного плоского ламинарного пламени в сторону свежей смеси определяется скоростью ламинарного горения. Скорость горения зависит только от состава смеси (значения а), давления и начальной температуры несгоревшей смеси. Если скорость ламинарного горения плоского пламени меньше скорости потока несгоревшей свежей смеси, то пламя сдувается.
В ламинарных факелах предварительно не перемешанной смеси топливо и воздух смешиваются между собой во время процесса горения при ламинарном потоке. Факелы с предварительно не перемешанной смесью имеют более сложные химические реакции, чем факелы с предварительным смешением, так как коэффициент избытка воздуха, а изменяется у них от нуля (чистое топливо) до бесконечности (чистый воздух). Топливо и окислитель диффундируют к фронту пламени благодаря градиентам концентраций, обусловленным химическими реакциями. Фронт пламени не может распространяться в сторону топлива без окислителя или в сторону окислителя без топлива. В результате фронт пламени находится на границе раздела топливо-воздух (в зоне стехиометрической смеси и максимальной температуры). В отличие от факела с предварительно перемешанной смесью, в этом случае фронт пламени не распространяется самопроизвольно в сторону свежей смеси.
В турбулентном факеле предварительно перемешанной смеси фронт пламени может распространяться в турбулентный поток. Даже при небольшой интенсивности турбулентности формируются искривленные фронты ламинарного пламени. В этом случае турбулентное пламя можно рассматривать как ансамбль ламинарных микроочагов пламени. Несмотря на определенные преимущества, сжигание предварительно перемешанных смесей в технике широко не применяется из-за опасности самовоспламенения и взрывов.
Турбулентные факелы с предварительно не перемешанной смесью наиболее распространены в практике горения (в горелках промышленных и энергетических котлов), когда топливо и воздух смешиваются непосредственно в топочных камерах. Эти факелы называют также диффузионными, поскольку диффузия топлива и воздуха в зону горения является более медленным процессом по сравнению со скоростью химических реакций и динамические параметры пламени определяются диффузией. Турбулентные факелы можно в самом общем виде рассматривать как случайную совокупность большого количества ламинарных очагов пламени.
Жидкие котельные топлива являются продуктами перегонки нефти и состоят из компонентов с разными температурами кипения. При нагревании вначале испаряются легкие жидкие фракции, затем фракции с более высокой температурой кипения. В результате остается твердая часть, содержащая коксовый остаток и золу. Горение жидких топлив связано с изменением фазового состояния и наличием границ раздела сред. Жидкое топливо впрыскивается в газовоздушный поток, в котором происходит горение. Турбулентные колебания тонкой пленки жидкости, создаваемой форсункой, вызывают ее распад и превращение в плотное облако капель, поступающих в зону горения. Подвод тепла к каплям приводит к испарению топлива в газовую среду и началу горения в газовой фазе. Вокруг капель образуется пламя предварительно не перемешанной смеси паров жидкости.
Горение мазутного факела можно рассматривать, как горение множества отдельных капель. Различают три фазы горения капли: прогрев до температуры кипения, испарение топлива в газовую фазу с образованием горючей смеси и собственно горение, когда предварительно не перемешанная смесь воспламеняется и горит вокруг капли (диаметр капли при этом уменьшается во времени пропорционально квадрату диаметра капли).
1.3 Твёрдое топливо
Пиролиз угля (термический распад и дегазация) происходит при температуре выше 600 К с образованием полукокса, гудрона и летучих компонентов. Пиролиз зависит от многих физико-химических процессов и характеристик угля. Летучие соединения образуются путем выделения функциональных групп, которые затем образуют СН4, Н2, СО, НСN и др. Разрыв химических связей в угле приводит к образованию фрагментов, способных к образованию гудронов. Эти процессы сопровождаются диффузией летучих компонентов к поверхности частиц угля, где они испаряются и сгорают. Горение летучих происходит в газовой фазе. Процессы, которые при этом происходят (испарение, диффузия в газовую фазу и горение), аналогичны процессам, происходящим при горении капли.
1.4 Выбросы оксидов азота
Детально проанализированы закономерности образования оксидов азота при сжигании различных видов органических топлив, используемые при математическом моделировании процесса. Выбросы оксидов азота состоят в основном из монооксида азота NO, а также в меньших концентрациях содержат диоксид азота NO2 и закись азота N2O. В ламинарном пламени (на молекулярном уровне это можно отнести и к турбулентному пламени) образование оксидов азота является результатом четырёх отдельных химических процессов с разной кинетикой: термическое, «быстрое» и топливное окисления, а также процесс восстановления.
Термическое окисление представляет собой окисление атмосферного азота, присутствующего в воздухе.
Топливное окисление связано с атомами азота, входящими в состав топлива. В процессе восстановления общий выход окислов азота понижается за счёт реакции NO с углеводородами.
Для определения эмиссии оксидов азота следует рассмотреть уравнения переноса для концентрации монооксида азота (NO). Если источником азота является топливо, то вводится дополнительное уравнение переноса для промежуточных продуктов реакции (НСN или NН3). Уравнения переноса для оксидов азота решаются, основываясь на заданном поле течения и математическом описании процесса горения, т. е. выход оксидов азота определяется, исходя из результатов детального расчета самого процесса горения. Например, при температурах пламени свыше 2200 К, каждое последующее увеличение температуры на 90 К ускоряет термическое окисление азота в два раза. По возможности необходимо также учитывать факторы турбулентности, радиационного теплообмена и химической кинетики. Получаемые результаты будут точны лишь настолько, насколько достоверны исходные данные в сочетании с адекватно подобранной физической моделью процесса горения. Точное прогнозирование количества образующихся оксидов азота в конкретном топочном устройстве позволяет сэкономить на лабораторных тестах и промышленных испытаниях, сократить отдельные этапы проектирования и в то же время разнообразить возможные варианты технических решений при разработке новых устройств, обеспечивающих оптимальные условия горения.
Для описания процесса рассматривается уравнение переноса массы для NO с учётом конвекции, диффузии, образования и поглощения. Такой подход является общепринятым и опирается на фундаментальный физический закон сохранения массы. Термическое и «быстрое» окисления описываются одним уравнением переноса для NO:
У топливного окисления механизм более сложный. Его описание требует учета промежуточных азотсодержащих продуктов химических реакций (уравнения переноса для НСN и NН3):
Термическое окисление определяется последовательностью температурно- обусловленных химических реакций, известных как обобщённый механизм Зельдовича. Две основных реакции, определяющих термическое окисление атмосферного азота, имеют следующий вид:
Существует еще одна реакция, относящаяся к процессу термического окисления, которая особенно эффективна в условиях, близких к стехиометрическим, а также в смесях с недостатком воздуха (богатых смесях):
Таким образом, результирующая скорость образования NO посредством реакций (4-6) записывается в следующем виде:
Константы скоростей реакций при термическом окислении для реакций (4-6) были измерены в многочисленных экспериментальных исследованиях и найдены формулы для расчёта коэффициентов скорости этих реакций.
Скорость окисления азота имеет значительную величину лишь при высоких температурах (выше 1800 К), так как вступление азота в реакцию требует разрыва прочной тройной связи в молекуле N2 (энергия диссоциации 941 кДж/гмоль). Этим эффектом обусловлена высокая энергия активации для реакции (4), что делает её лимитирующей стадией обобщённого механизма Зельдовича. Энергия активации для окисления атомов N напротив невелика. При достаточном количестве кислорода скорость поглощения свободного азота равна скорости его образования, что приводит систему в квазистационарное состояние. Следовательно, скорость образования NO можно выразить как
Из уравнения вытекает, что скорость образования NO растет с увеличением концентрации кислорода, а термическое окисление, сильно зависящее от температуры, не связано с разновидностью сжигаемого топлива.
«Быстрое» окисление, как составляющая часть общего выхода NOx, наиболее интенсивно проявляет себя в обогащенном топливом пламени. Такой процесс представляет собой сложную серию реакций с образованием многочисленных возможных промежуточных соединений. Основным в этом химическом каскаде принято считать следующий путь:
«Быстрое» окисление пропорционально числу атомов углерода, находящихся в единице объёма, и не зависит от разновидности углеводорода предшественника. Количество образующегося НСN возрастает с концентрацией углеводородных радикалов, которая, в свою очередь, увеличивается с уменьшением коэффициента избытка воздуха. По мере уменьшения коэффициента избытка воздуха, выход «быстрого» NOx сначала возрастает, затем проходит пик, и наконец, идёт на спад в связи с нехваткой кислорода. При этом реакция (9) является основополагающей в химическом каскаде (9-14).
На ранних стадиях формирования пламени, когда «быстрое» окисление проходит в условиях недостатка воздуха и концентрация атомарного кислорода высока, то радикал N расходуется почти исключительно на образование NO (а не N2). Поэтому итоговая скорость «быстрого» окисления будет приближённо равна скорости суммарной реакции образования NO:
При внедрении технологических методов подавления оксидов азота на действующих котлах предпочтительнее в первую очередь использовать методы, не требующие капитальных затрат. Одним из таких методов, как и в случае сжигания природного газа, является нестехиометрическое сжигание.
Результаты опытов показали, что снижение концентрации оксидов азота удалось обеспечить как за счет перераспределения воздуха по ярусам горелок при сохранении одинаковых расходов воздуха (рис. 3), так и в результате изменения числа оборотов пылепитателей, подающих топливо к верхним и нижним горелкам при равномерном распределении воздуха по ярусам (рис. 3).
Рис. 3. Влияние перераспределения воздуха по ярусам на концентрацию NOx
Рис. 4. Влияние перераспределения топлива по ярусам горелок на концентрацию NOx
Анализ результатов опытов, проведенных на котле ТП-92 после реконструкции, показал, что надежность пароперегревателя и технико-экономические показатели котла не ухудшились. В опытах с открытыми шиберами третичного воздуха (т.е. при реализации схемы упрощенного трехступенчатого сжигания) концентрация NOx в дымовых газах за котлом снижалась на 21-22% по сравнению с опытами, в которых весь воздух подавался в основные горелки. Несколько опытов было проведено при подаче в верхние (реконструированные горелки) природного газа. В этом случае открытие шиберов третичного воздуха снижало концентрацию NOx до 540 мг/м 3 (на 38%), т.е. более чем в 1,5 раза.
Сочетание возрастающего энергопотребления и задержки по различным причинам расширения существующих сетей передачи электроэнергии, а также физический и моральный износ теплоэнергетического оборудования и сетей приводят к тому, что энергосистемы в настоящее время эксплуатируются на пределе своих возможностей. Это требует более тщательного отношения к выбору оптимального режима эксплуатации энергоблоков и эффективного управления энергосистемой, которое возможно только при более детальном, чем обычно, мониторинге системы и более обоснованном выборе управленческих и оперативных решений, особенно в переходных режимах и экстремальных (аварийных) ситуациях.
Поведение энергосистем в рабочих условиях является сильно нелинейным, а мониторинг и контроль энергосистем включают несколько сотен переменных. Это приводит к тому, что энергопотребление и динамические нагрузки не поддаются надежному анализу и моделированию традиционными методами и технологиями. Традиционные технологии можно успешно применять только в том случае, если возможно построить строгие математические модели задачи или создать надежную экспертную систему. Однако в большинстве случаев задачи, встречающиеся в энергетике, не удовлетворяют этим двум условиям. Это приводит к необходимости внедрения новых прогрессивных технологий в управлении энергосистемами. Наиболее быстро развивающимися и весьма перспективными являются системы с применением технологий искусственного интеллекта. Такие новые технологии получили достаточно широкое распространение в промышленно развитых странах и показали свою высокую эффективность. Сейчас ни одна серьезная финансовая и промышленная фирма не обходится без использования в своей работе технологий и систем искусственного интеллекта.
Система искусственного интеллекта автоматизирует процедуры формирования образов (моделей, описаний) изменяющихся объектов внешней среды, создает условия для уточнения и окончательного принятия решения человеком-оператором, не предъявляя при этом к нему повышенных требований, а лишь дополняя его частные интеллектуальные функции до функций обобщенной системы в изменившихся условиях данной среды.
Технологии искусственного интеллекта (ИИ) включают в себя нейронные сети (НС), экспертные системы (ЭС), нечеткую логику (НЛ), генетические алгоритмы (ГА) и др. Лежащие в их основе идеи существенно отличаются от общепринятых методов вычислений, имитируя либо «человеческие» пути решения проблем, либо «природное, генетическое» развитие процессов. Например, нейронные сети обладают способностью к обучению, экспертные системы принимают решения на основе наборов правил и опыта экспертов, а системы с нечеткой логикой оперируют такими понятиями, как неопределенность и частичная/приблизительная истина.
Обычно для тепловых электростанций доступная информация для моделирования технологических процессов, включая горение топлива и выбросы оксидов азота, является неполной. Поэтому возникает необходимость применения различных моделей для анализа таких процессов, которые могут быть классифицированы на следующие группы: «белые», «черные» и «серые ящики».
2.2 «Белые ящики», «Чёрные ящики» и «Серые ящики»
В моделях, использующих вычислительную гидродинамику, подробно рассматривается физический характер протекания процесса (термодинамика, гидродинамика и химические реакции образования NOx). Так как теоретическая основа для таких моделей является прозрачной, основанной на известных физических и химических законах и свойствах, такие методы моделирования могут быть классифицированы как методы «белого ящика». Получающиеся трехмерные конечно-элементные модели могут дать точные описания всего процесса горения и соответственно механизма образования оксидов азота. Однако такие модели являются сложными в разработке и предъявляют повышенные требования к вычислительным ресурсам. В то же время модели «белого ящика» не являются подходящими для анализа динамических процессов в реальном масштабе времени.
Модели «черного ящика» основаны на наличии экспериментальных или оперативных эксплуатационных данных и не требуют никакой априорной информации. Они широко используются в промышленности и включают обычно модели статических искусственных нейронных сетей и различные системы идентификации. Модели «черного ящика» достаточно хорошо изучены и просты для работы в реальном масштабе времени. С другой стороны, такие модели должны регулярно обновляться с изменением эксплуатационных параметров и внешних условий.
На начальных стадиях исследований по моделированию выбросов вредных веществ от ТЭС обычно использовались модели «белого ящика» и «черного ящика». Впоследствии стало очевидным, что такие модели не подходят для оперативного контроля за выбросами оксидов азота.
Модель «серого ящика» в отличие от «белого» или «черного ящика» является сбалансированной системой, которая использует как априорное знание механизма образования оксидов азота (физическое моделирование), так и опытные (апостериорные) данные, полученные из анализа экспериментальных и эксплуатационных данных (идентификация системы). Модели «серого ящика» по своей сущности являются компромиссом между сложностью модели «белого ящика» и возможностями по прогнозированию «черного ящика» и поэтому служат основой для создания интеллектуальных систем.
На сегодняшний день уже предпринято многое для снижения вредного влияния ТЭС на окружающую среду. На природоохранные цели выделяться большие средства. И это правильно, это верное направление развития энергетической промышленности. Мы должны думать о будущем и не останавливаться на достигнутом. Возможно, будущие энергетики смогут выполнять свою работу в гармонии с природой. С помощью технологических методов ли, или с помощью альтернативных видов топлива. И чтобы это стало правдой мы должны продолжать исследования и разработки новых способов сделать энергетическую промышленность более экологически чистой.
1. Беликов С.Е. «Снижение вредных выбросов в атмосферу от пылеугольных котлов промышленной ТЭЦ» / С.Е. Беликов, В.Р. Котлер // Теплоэнергетика. 2004. № 9. С. 49-52.
Методы снижения оксидов азота в продуктах сгорания твердого топлива
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 30.04.2014 2014-04-30
Статья просмотрена: 1549 раз
Библиографическое описание:
Жолбарысов, И. А. Методы снижения оксидов азота в продуктах сгорания твердого топлива / И. А. Жолбарысов, О. А. Степанова, М. В. Ермоленко, А. Д. Золотов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 6 (65). — С. 157-161. — URL: https://moluch.ru/archive/65/10701/ (дата обращения: 02.11.2021).
В данной статье рассматривается зависимость выбросов 
от способа сжигания топлива. Произведен сравнительный анализ работы котлов при сжигании в кипящем слое и при обычном слоевом сжигании (с неподвижной колосниковой решеткой) твердого топлива.
Ключевые слова: топливо, уголь, кипящий слой, слоевая топка, оксиды азота.
В современном мире большое внимание уделяется состоянию окружающей среды и её защите. Одним из важных факторов, влияющих на окружающую среду, является качество атмосферного воздуха. [1, с. 3].
Для Республики Казахстан проблемы загрязнения атмосферного воздуха были и остаются актуальными. Выбросы в атмосферу вредных веществ от стационарных источников составляют порядка 2,4 млн.тонн/год (таблица 1), транспортные выбросы превышают 1 млн.тонн/год. Сегодня порядка 5 млн. жителей Казахстана проживают в условиях загрязненного атмосферного воздуха, при этом не менее 2 млн. — в условиях крайне высокого уровня загрязнения. Кроме того, особенности планировки населенных пунктов, связанные в первую очередь с тем, что многие города и поселки формировались как спутники крупных промышленных объектов, часто приводят к неизбежному загрязнению атмосферы городов промышленными выбросами [2]. В городе Семей Восточно-Казахстанской области объем промышленных выбросов в атмосферу увеличивается за счет выбросов котельных ГКП «Теплокоммунэнерго», ТЭЦ-1, ТОО «Силикат». Существенный вклад в увеличение объемов выбросов вносит использование угля Каражыринского месторождения. По данным отдела Статистики [3] состояние среднемесячной концентрации оксида азота за 2013 г. по городу Семей представлено на рисунке 1. Среди загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу с антропогенными выбросами от промышленности, электростанций, оксиды азота относятся к наиболее опасным. Они образуются в процессе сгорания органического топлива при высоких температурах в виде оксидов азота (), которые трансформируются в диоксид азота 
[4].
Выброcы в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников
Рис. 1. Среднемесячная концентрация оксида азота за 2013 г. в городе Семей, ВКО
Основными источниками выбросов на ТЭЦ-1 являются пять дымовых труб: три дымовых трубы высотой 30 м от трех котлов ЛМЗ-40; одна труба высотой 30 м от двух котлов ТП-35У и одна труба, имеющая высоту 78 м, является источником выброса от котла БКЗ-75–39ФБ. В целом на ТЭЦ-1 имеется 11 организованных и 12 неорганизованных источников загрязнения атмосферы.
Целью данной работы является сравнительный анализ содержания оксидов азота в продуктах сгорания котлов на твердом топливе при слоевом сжигании и сжигании в кипящем слое.
На Семипалатинской ТЭЦ-1 используется каменный уголь разреза Каражыра, который в основном сжигается слоевым способом.
— низкая надежность оборудования (колосникового полотна, забрасывателей).
— обеспечение проектной эффективности сжигания только при работе на сортированном угле фракции (62÷4) мм.
Плотный слой мелких частиц плохо продувается воздухом, поэтому процесс горения приобретает «кратерный» характер. Мелкие частицы уносятся с газами, а уголь, расположенный между кратерами, практически не сгорает и удаляется со шлаком. Доля несгоревшего топлива (механический недожог) при этом доходит до (30÷40) % [5].
Для уменьшения выбросов оксидов рассматривается технология сжигания топлива в кипящем слое. Технология сжигания угля в кипящем слое — это технология, обеспечивающая интенсивное горение практически любых видов твердого топлива над решеткой в кипящем слое (псевдоожиженное состояние).
Применение этой технологии позволяет обеспечить эффективное сжигание твердых топлив, которые не удается сжигать в обычных топках, существенно уменьшить выбросы оксидов азота, полностью механизировать и автоматизировать отопительные и паровые котельные на твердом топливе, получить золу и шлак, почти не содержащие горючих частиц, которые можно использовать в качестве строительного материала [6, с. 59–62, 7, с. 41–43].
Экспериментальные исследования проводились при различных значениях производительности котельных агрегатов. Результаты исследований показали, что в зависимости содержания от производительности котла в кипящем слое наблюдается более эффективное уменьшение выброса оксида азота, чем при слоевом способе сжигании (рисунок 2).
Рис. 2. Зависимость содержания от производительности котла при различных способах сжигания топлива
В результате математической обработки получены следующие уравнения для определения содержания оксидов азота в продуктах сгорания:
— для кипящего слоя (с добавлением песок+известь) содержание , мг/м 3 :
, (1)
где 
— производительность котла, %;
— для кипящего слоя (с добавлением песка) содержание , мг/м 3 :
; (2)
— для слоевого сжигания содержание , мг/м 3 :
. (3)
При рассмотрении температуры слоя, полученные результаты исследований представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Изменение температуры слоя топлива при различных способах сжигания
В результате математической обработки получены уравнения для определения значения температуры слоя при различных способах сжигания:
— для кипящего слоя (с добавлением песок+известь) температура 
, К:
; (4)
— для кипящего слоя (с добавлением песка) температура , К:
; (5)
— для слоевого сжигания температура , К:
. (6)
Во всех случаях коэффициенты детерминации находятся в допустимых пределах.
По полученным результатам исследований можно сделать вывод, что, выбросы оксидов азота при одних и тех же значениях производительности котла меньше при сжигании топлива в кипящем слое, чем при сжигании в слоевых топках. На это влияет то, что сжигание осуществляется при более низких и равномерных температурах, а хорошее перемешивание обеспечивает невысокий избыток воздуха.
1. Плешанов К. А. «Разработка и исследование способа сжигания топлив с умеренным контролируемым химическим недожогом»: авт. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: — Москва, 2010. — 20 с.
2. Серия публикации ПРООН Казахстан № UNDPKAZ06 «Окружающая среда и устойчивое развитие в Казахстане». [Электронный ресурс] — Режим доступа. — www.undp.kz/library_of_publications/files/2147–30783.pdf (дата обращения 20.04.2014)
3. Экологический бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ecokomitet.kz/ecokomitet/index.php?option=com_content&view=article&id=103&Itemid=195&lang=ru (дата обращения 20.04.2014)
4. Безуглая Э. Ю., Смирнова И. В. Оксиды азота. Диоксид серы. Оксид углерода. 07.01.2011 г. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.sir35.ru/Oksidi-azota.-Dioksid-seri.-Oksid-ugleroda.html (дата обращения 20.04.2014)
5. Технология сжигания низкосортных углей [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://promeng.spb.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=86&-Itemid=73 (дата обращения 20.04.2014)
6. Процан А., Ермоленко М., Степанова О., Абдуллин М. Исследование процесса горения угля в кипящем слое. Материали за 9-а международна научна практична конференция, «Бъдещите изследвания», — 2013. Том 29. Технологии. София. «Бял ГРАД-БГ» ООД — с. 59–62.
7. Мусатаев Е., Ермоленко М., Степанова О., Абдуллин М. Исследование состава уходящих газов при сжигании угля в кипящем слое. Materiały IX Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Strategiczne pytania światowej nauki — 2013» Volume 29. Techniczne nauki.: Przemyśl. Nauka i studia — str. 41–43.
