Ввод воды и пара в топочную камеру

Ввод воды или пара в топочную камеру приводит к снижению локальных

высокотемпературных участков факела и среднетопочной температуры в

результате затрат теплоты на испарение воды и перегрев пара. Подача воды или

пара осуществляется непосредственно в горелочное устройство.

При подаче небольшого количества воды или пара процесс сгорания даже

улучшается, так как молекулы Н2О под влиянием высоких температур дис-

социируют на атомы водорода Н и гидроксильного радикала ОН.

Гидроксильный радикал ОН интенсифицирует реакции горения, в том

числе дожигание СО. Однако при увеличении расхода вводимых в топку пара

или воды снижение температуры в топке превалирует, что ведет к образованию

продуктов неполного сгорания. 100

Кроме того, введение воды или пара в топочную камеру повышает

парциальное давление водяного пара в продуктах сгорания и, как следствие,

температуру точки росы продуктов сгорания. Таким образом, возникает

опасность конденсации водяных паров из продуктов сгорания в

низкотемпературных поверхностях нагрева котла и особенно в дымовой трубе.

Следовательно, расход воды или пара, подаваемых в топочную камеру (как

правило, с дутьевым воздухом), должны быть строго регламентированы.

Испытания, проведенные на внедренных установках показывают, что

расход воды или пара не должен превышать 10% от расхода дутьевого воздуха.

Исходя из этих условий, допустимое (с точки зрения эффективной работы

котла) снижение оксидов азота не превышает (10-15)%.

5.3 Рециркуляция продуктов сгорания в топку котла

Метод заключается в возврате части продуктов сгорания из газового

тракта котлоагрегата в топочную камеру (рис. 3.20).

Причины пониженного образования оксидов азота:

– снижение максимальной температуры горения в результате разбавления

охлажденными продуктами сгорания;

– балластировка зоны образования ΝО продуктами сгорания, т.е.

снижение концентрации реагирующих веществ;

– растягивание зоны горения, т.е. снижение температуры факела в

результате большей теплоотдачи от его поверхности.

При использовании метода рециркуляции в энергетических котлах были

исследованы [24, 25] несколько способов ввода газов в топочную камеру: через

шлицы под горелками, через кольцевой канал вокруг горелок и подмешивание

газов в дутьевой воздух перед горелками.

Наиболее эффективным оказался последний способ, при котором в

наибольшей степени происходит снижение температуры в ядре факела, а

степень снижения образования ΝО – (50-70)%.

Оптимальное количество рециркулируемых газов в энергетических котлах

20% от расхода продуктов сгорания. Принципиально возможны 2 схемы отбора

рециркулируемых газов (см. рис. 3.20):

– точка I - из газохода под разряжением, т.е. из всасывающей линии

дымососа; при этом необходим специально устанавливаемый

рециркуляционный дымосос;

– точка II - из газохода под давлением, т.е. из напорной части дымососа.

Преимущество первой схемы в том, что отбор газов на рециркуляцию при

помощи специального рециркуляционного дымососа позволяет регулировать

расход отбираемых газов. Недостаток – затраты на установку и эксплуатацию

дымососа.

Преимущество второй схемы в том, что отпадает необходимость в

установке специального дымососа (газы поступают в топочную камеру за счет

остаточного напора основного дымососа). Недостаток этой схемы – запаса в

напоре основного дымососа, как правило, недостаточно для отбора

оптимального расхода газов. В этом случае степень снижения оксидов азота

уменьшается до (40-30)% и менее.

В промышленных котлах используется преимущественно вторая схема,

(см. рис. 3.21, точка II), т.е. отбор газов на рециркуляцию осуществляется из 102

напорной части газового тракта. При этом дымосос и вентилятор

устанавливаются в непосредственной близости друг от друга с целью снижения

аэродинамического сопротивления газохода рециркуляции.

Это позволяет осуществить отбор оптимального расхода возвращаемых в

топку продуктов сгорания и способствует снижению уровня образования

оксидов азота в промышленных котлах до 50% при условии установки

специальных дожигательных устройств (подробно см. раздел 3.2.2 ).