УМЕНЬШЕНИЕ  ВЫБРОСОВ  ОКСИДОВ  АЗОТА  МЕТОДОМ  СНИЖЕНИЯ  ИЗБЫТКА  ВОЗДУХА

Жолбарысов  Исахан  Амантаевич

магистрант  2  курса,  кафедры  Техническая  физика  и  теплоэнергетика,  ГУ  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E-mail: 

Степанова  Ольга  Александровна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  Техническая  физика  и  теплоэнергетика,  ГУ  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

Топливно-энергетический  комплекс  (ТЭК)  Республики  Казахстан  оказывает  определяющее  влияние  на  развитие  национальной  экономики.  Данный  факт  обусловлен  не  только  значимостью  ТЭК  как  одного  из  главных  факторов  инфраструктуры  жизнедеятельности  общества,  но  и  как  финансово-экономической  деятельности  производственных  сил  Республики  и  страны  в  целом.

В  большей  степени,  такое  положение  ТЭК  предопределяется  наличием  богатых  природных  ресурсов  и  крупным  производственным  потенциалом  регионов  [1,  с.  5].

Теплоэнергетическая  отрасль  относится  к  межотраслевой  энергетике,  то  есть,  находится  на  стыке  развития  отраслей  промышленности  и  жилищно-коммунального  хозяйства.  Сложная,  многофункциональная  инфраструктура  является  ее  отличием.  Теплоэнергетическую  отрасль  представляют  предприятия,  производящие  тепловую,  электрическую  энергию  (ТЭС,  котельные  и  т.  д.),  а  также  потребители  тепловой  энергии,  взаимодействие  которых  обеспечивается  функционированием  тепловых  сетей.  В  связи  с  этим,  положительная  тенденция  развития  теплоэнергетической  отрасли  напрямую  оказывает  свое  влияние  на  уровень  энергообеспечения  предприятий  всех  отраслей  национальной  экономики,  а  также  на  качество  и  комфортные  условия  жизни  населения  Республики.

Хочется  отметить  важную,  но  далеко  неблагоприятную  роль  воздействия  энергетики  на  окружающую  среду.  Тепловые  электрические  станции  (таблица  1)  являются  основными  источниками  загрязнения.  Наиболее  распространенными  вредными  выбросами  от  ТЭС  являются  оксиды  азота.  Они  образуются  при  сжигании  всех  видов  топлива,  а  их  количество,  выбрасываемые  в  атмосферу,  зависит  от  вида  используемого  топлива,  способов  организации  процесса  горения  и  очистки  уходящих  газов  [2].

Таблица  1.

Усредненные  показатели  загрязнения  атмосферы  тепловыми  электростанциями

Исследования  проводились  (рисунок  1)  на  ГКП  «Теплокоммунэнерго»  Семипалатинской  ТЭЦ-1,  с  мощностью  турбин  12  МВт.

Объектом  исследования  были  выбраны  котлоагрегаты  при  сжигании  твердого  топлива  —  БКЗ  90/75  (уголь  разреза  Каражыра)  и  жидкого  топлива  —  ПТВМ-50  (мазут). 

Рисунок  1.  Этапы  проведения  работы

Содержание  оксидов  азота  в  составе  дымовых  газов  измеряли  газоанализатором  марки  ПЭМ  4М  (рисунке  2). 

В  процессе  окисления  горючих  веществ  топлива  происходят  весьма  сложные  химические  превращения,  которые  не  могут  быть  описаны  простыми  уравнениями.  Но  их  можно  рассчитать,  если  знать  состав  и  концентрации  газов  образующихся  в  результате  горения,  что  позволяет  сделать  газоанализатор  —  прибор  для  измерения  состава  газовой  смеси.

Рисунок.  2  Газоанализатор  ПЭМ  4М

Переносной  портативный  газоанализатор  ПЭМ  4  М  предназначен  для  оперативного  измерения  концентрации  оксида  углерода,  оксида  азота,  диоксида  серы  и  кислорода  в  дымовых  газах  топливосжигающих  установок  на  любом  виде  топлива,  а  также  температуры  отходящих  газов,  температуры  и  давления  окружающей  среды.  Дополнительно  вычисляются  концентрации  диоксида  углерода,  сумма  оксидов  азота,  коэффициент  избытка  воздуха  и  коэффициент  полезного  действия  [3].

Результаты  экспериментов  были  обработаны  на  ПЭВМ  с  помощью  Excel. 

По  результатам  экспериментальных  исследований  был  построен  график  изменения  коэффициента  избытка  воздуха  в  зависимости  от  теплопроизводительности  (рисунок  3).

Изменение  коэффициента  избытка  воздуха  в  зависимости  от  теплопроизводительности  для  котла  на  угле  описывается  уравнением  (1),  которое  было  получено  при  обработке  экспериментальных  данных:

где:    —  теплопроизводительность,  ГДж/час;

  —  коэффициент  избытка  воздуха;

  —  величина  достоверности  аппроксимации  (),  .

Изменение  коэффициента  избытка  воздуха  в  зависимости  от  теплопроизводительности  для  котла  на  мазуте  описывается  уравнением  (2),  которое  было  получено  нами  при  обработке  экспериментальных  данных:

где:    —  теплопроизводительность,  ГДж/час;

  —  коэффициент  избытка  воздуха;

  —  величина  достоверности  аппроксимации  (),  .

Полученные  результаты  показывают,  что  коэффициент  избытка  воздуха  уменьшается  с  ростом  теплопроизводительности. 

Рисунок  3.  Изменение  коэффициента  избытка  воздуха  в  зависимости  от  теплопроизводительности

Изменение  содержания  оксида  азота  при  сжигании  угля  в  зависимости  от  коэффициента  избытка  воздуха  описывается  уравнением  (3),  которое  было  получено  нами  при  обработке  экспериментальных  данных:

где    —  коэффициент  избытка  воздуха,  %;

  —  содержание  оксида  азота,  мг/м³;

  —  величина  достоверности  аппроксимации  (), 

Рисунок  4.  Зависимость  содержания  NO_X   от  коэффициента  избытка  воздуха,  α

Изменение  содержания  оксида  азота  при  сжигании  мазута  в  зависимости  от  коэффициента  избытка  воздуха  описывается  уравнением(4),  которое  было  получено  нами  при  обработке  экспериментальных  данных:

где    —  коэффициент  избытка  воздуха,  %;

  —  содержание  оксида  азота,  мг/м³;

  —  величина  достоверности  аппроксимации  (), 

Рисунок  5.  Зависимость  содержания  NO_X   от  коэффициента  избытка  воздуха,  α

Вывод

Одним  из  наиболее  распространенных  методов  по  уменьшению  выбросов  оксидов  азота,  является  снижение  избытка  воздуха  в  топочной  камере.  Эффективность  данного  метода  зависит  от  вида  сжигаемого  топлива  и  особенностей  котлоагрегата  и  процесса  сжигания.

Из  экспериментальных  исследований  видно,  что  большее  значение  NО_х,  в  составе  дымовых  газов  соответствует  такому  значению  коэффициента  избытка  воздуха,  который  достигается  при  полном  сгорании  топлива:  для  котла  на  мазуте  при  величинах  α  =  (1,05  ÷  1,27)  и  для  котла  на  угле  -  α  =  (1,27  ÷  1,5).

Список  литературы:

1.Орумбаева  Ш.Р.  «Управление  развитием  теплоэнергетической  отрасли  Республики  Казахстан:  инновационный  подход»:  Дис.  ...  д-р.  экон.  наук:  6D050700.  Алматы,  2012.  —  203  с.

2.Приказ  и.о.  Министра  здравоохранения  Республики  Казахстан.  Санитарно-эпидемиологические  требования  к  атмосферному  воздуху.  №  629  от  18.08.2004  г.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://online.zakon.kz/Document/?doc_id=1050601&page=2  (дата  обращения  11.04.2014).

3.ПЭМ  4М  газоанализатор  многокомпонентный  переносной  электрохимический  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.gazoanalizator-ankat.ru/sozdanie-materiala-produkcija.html-42  (дата  обращения  11.04.2014).