Азан жанарєыларындаєы азот тотыќтарыныѕ жасалуы

Азоттыѕ тотыќтары тїтiндік газдарда зиянды ќоспа болып келеді.

Ќазан жанарєыларында отынды жаєу кезінде, ауада жјне отын ќўрамындаєы азот реакцияєа бейім болады жјне оттегімен јрекеттесіп оксид ќўрайды.

Жанарєыда азоттыѕ келесідей тотыќтары болады:

NO_x = NO + NO₂

(ал тґмен температураларда: N2O; N2O3; N2O5 пайда болады)

Оныѕ iшiнен 95-99 % азот тотыєы NO ќўрайды.

Азот тотыќтары отында жјне ауадаєы азот есебінен азоттыѕ тотыєуы нјтижесінде пайда болады, сондыќтан олар барлыќ отындардыѕ жану ґнімдерінде болады.

Семенов-Зельдович - Франк–Каменецкийдіѕ теориясы ќазан жанарєыларындаєы ауада азоттыѕ тотыєуы болатын оќиєалардыѕ жиынтыєын сипаттап берді. Ауадаєы азот тотыєуыныѕ шарты ретінде жоєары температурада жылуды жўту кезінде ауада оттегі молекулалары диссоциациясы болып келеді.

Атомдыќ оттегi азот молекуласымен јсерлеседі, эндотермиялыќ реацияныѕ нјтижесінде пайда болєан атомдыќ азот, оттегі молекулаларымен экзотермиялыќ реакцияєа тїседі

N₂ + O₂ → 2NO – 180 кДж/моль (4.1)

N₂ + O → NO + N – 314 кДж/моль

О₂ + N → NO + О + 134 кДж/моль

4.1 реакциясыныѕ нјтижесінде оттыќ камерада негізінде азот тотыєы (≈90 %) пайда болады, ал ќалєан азот тотыєыныѕ бґлігін азот екітотыєы ќўрайды. Азот екітотыєыныѕ жасалуы тотыќтардыѕ есебiнен болуы елеулi уаќытты талап етедi жјне ґте тґмен температуралардыѕ кезінде болады. Тїтіндік ќўбырдыѕ шыєысында NOx ќўрамы оттыќ камерамен салыстырєанда ґзгермейді, тек атмосферада оныѕ біртіндеп толыќ тотыќтану процесі болады.

Азот тотыєыныѕ жалпы саны, ауадаєы азот тотыќтарыныѕ жјне отындаєы азот тотыќтарыныѕ тотыєуы нјтижесінде пайда болатын азот тотыќтарыныѕ суммасы ретінде аныќталады.

Азот тотыєыныѕ жасалуыныѕ 3 кезеѕі бар:

1) жоєары температурада ауадаєы азот тотыєуыныѕ нјтижесінде азот тотыєыныѕ жасалуы – термиялыќ;

2) отынныѕ ќўрамына кiретін азоттыѕ тотыєуы – азоттыѕ жанармай тотыєы;

3) алаудыѕ тїбінде «шапшаѕ» азот тотыќтарыныѕ жасалуы.

Соєан ќатысты азоттыѕ жанармай тотыќтарыныѕ ќатты јсері аз ќуатты ќазандарда орын алады, алаудыѕ ґзегiнде температуралары биiк емес жјне азоттыѕ «јуе» тотыќтарыныѕ жасалуы сол себептен аз болады.

Отынныѕ јр-тїрлі тїрлерін жаєу кезінде пайда болатын азот оксидтеріне ыќал ететін факторлар:

- жалынныѕ температурасы;

- жану аймаєында оттегiнiѕ шоєырлануы;

- биiк температура аймаєында жану ґнiмдерiнiѕ болу уаќыт;

- отында азоттыѕ болуы.

Бўл факторлар ґз кезегiнде ауаныѕ артыќшылыќ коэффициентінен, жану ќондырєыларыныѕ ќўрылымынан, жану процесініѕ аэродинамикалыќ сипаттамаларынан, жану ошаєыныѕ ґлшемінен жјне жылулыќ кернеуінен, газ аєындары мен ќыздыру беттерініѕ арасындаєы жылуалмасу шарттарынан тјуелді болады.

Жану аймаєыда болу уаќытыныѕ кґбеюi NOx жасалуыныѕ ґсуiне алып келедi. NO шоєырлануы газды - јуе алауыныѕ еѕ жоєары температурларыныѕ аймаќтарынан максималды мјнге ие болады.

4.5 сурет – азот тотыєына ґтетін, отынды азоттыѕ їлесініѕ тјуелдiлiгi

Суреттен кґрініп тўрєандай, отында азоттыѕ аз мґлшері болєанда азот тотыєыныѕ толыќ конверсиясы болады. Отындаєы азот ќўрамы 1 – 1,5 % дейін ґскенле температура мен жаєатын отын тїріне тјуелді конверсия 20 – 25 % дейін тґмендейді.

Ќорытынды: Отындыќ азот неєўрлым аз болєан сайын, азот тотыєына ґту соєўрлым жоєары болады.

4.2.2 Азот тотыєыныѕ шыєарындыларын тґмендетудіѕ јдiстерi

Оттыќ процесiніѕ арнайы ўйымы, жануы кезінде пайда болєан азот тотыќтарыныѕ мґлшерін айтарлыќтай тґмендетуге мїмкіндік береді.

Оттыќта температуралыќ деѕгейдi тґмендету. Бўл тјсiл табиєи газды жаєатын ќазандар їшiн тиiмдi. Бўл јдiс, от жаєуда температураны азайтатын екi тїстi экранды ќолданудыѕ кґмегімен жјне биіктік бойынша бiрнеше ќабаттардан тўратын оттыќтарды ќондыру жолымен жїзеге асырылады.

Тїтiндік газдардыѕ рециркуляциясы. Мјні: темепературасы 300 - 400 °С кезінде сулы экономайзерден кейiн газдар таѕдалады жјне арнайы рециркуляциялыќ тїтiн сорєыш арќылы оттыќ камерасын беріледi. Рециркуляцияныѕ газдары ауаныѕ жылдамдыєымен оттыќтыѕ жеке перифириялыќ арнасына жіберіледі. Тїтiндік газдардыѕ жалпы мґлшерінен 15-20 % рециркуляциялайды. Јдiстiѕ тиiмдiлiгi 50 %.

Ылєал немесе будыѕ оттыќќа бїркуi ауаныѕ жалпы мґлшерінен 5-10 % ќўрайды.

Јдiстiѕ артыќшылыќтары: ќарапайымдылыєы, реттеудiѕ жеѕiлдiгi, шыєындардыѕ аз болуы. Газ-мазутты ќазандарєа NOx шыєарындыларды 20-30 %-ке азайтуєа мїмкіндік бередi.

Кемшiлiктері: бутїзiлуге жылудыѕ шыєындары талап етіледi, шыєатын газдармен жылудыѕ шыєындары артады. Ќатты отынды жаєу кезінде нјтижесі аз.

Екi сатылыќ жаєу. Барлыќ оттыќтар арќылы ауаныѕ кемшілігі ( = 0,8 ч 0,95) бар отын жіберіледі, NOx тїзілуі їшін оттегініѕ жетпеуі сияќты. Ал алаудыѕ тїпкі бґлiгiне, отын толыќ жану їшiн ауа енгізеді. Јдістіѕ тиімділігі 40-45%.

Оттыќта NOx –тіѕ ќалпына келтiруі арќылы отынныѕ сатылы беруі.

3 = = 1,2

2 = = 0,9

1 = =1

1 – негiзгi оттыќтардыѕ ќондыру аймаєы; 2 - СО жјне Н₂ – ніѕ пайда болу есебінен ќалпына келтiретін аймаќ; 3 - СО жјне Н₂ жаєудыѕ аймаєы.

4.6 сурет - отынныѕ сатылы беруi кезінде оттыќтардыѕ орналастыру сўлбасы

- ауа шыєыны коэффициенті.

Оттыќта ( =1) негізгілерден жоєары кґміртозаѕды жанарєыларда (4.6 сурет) ќосымша жанарєыларды ( = 0,9) ќондырады, оєан ауа кемшілігі бар отынныѕ бір бґлігі жіберіледі жјне соныѕ нјтижесінде СО жјне Н₂ тїзілуініѕ есебінен ќалпына келтіргіш аймаќ пайда болады. Одан жоєары жаєуды аяќтау їшiн ќажеттi їшiншi реттiк ауаны енгiзу ќалаќшалары орналасады ( = 1,2) - СО жјне Н₂ – ніѕ жану аймаєы.

Жану ќондырєысыныѕ ќўрылымы алауда отынныѕ жалындау ќарќындылыєын, отынныѕ ауамен араласу жылдамдыєын жјне жану ґзегінде температуралардыѕ максималды деѕгейін аныќтайды;

Жоєары концентрациялы (10 – 30 кг шаѕ/1 кг ауаєа) шаѕныѕ диаметрі 60-90 мм ќўбырлар арќылы оттыќтарєа берілуі NOx – тіѕ 20% тґмендеуіне алып келеді.

Оттыќта ауа шыєыныныѕ тґмендеуi. Отынныѕ барлыќ тїрлері їшiн ќолданылады. = 1,03 ч 1,07 кезінде оттыќта оттегі концентрациясы тґмендейді, демек NO_x концентрациясы да тґмендейді. Бўл тјсiлдiѕ ќолдануыныѕ негізі мыналарда жатыр: шыєатын газдарда жану ґнiмдерiніѕ пайда болуы, шыєарындыда отынныѕ болуы артады, ќыздыру беттерініѕ ќождану ќарќындылыєы артады, экрандардыѕ жоєары температуралы каррозиясы.

Ауаныѕ тґменгі шыєынымен оттыќтардыѕ жўмыс істеу шарты – јр оттыќќа отын мен ауаныѕ дјл мґлшері; оттыќта ўйымдаспаєан сорудыѕ болмауы; оттыќ камерада газ тыєыздыєыныѕ жоєары болуы.

Отынныѕ 700 °С дейін алдын – ала жылытуы. Бўл јдіс NOx шыєарындыларын – 2-2,5 есе азайтуєа мїмкіндік бередi. Ўшпа заттардыѕ алдын – ала (от жаєуєа беруге дейiн) бґлінуі арќылы нјтижеге жетеді.

NOx тотыќтарын басуын јр јдiсі от жаєу процестерініѕ кїрделілігімен, оттыќтардыѕ ќўрылысыныѕ, жанарєы ќондырєыларыныѕ жјне отынныѕ ќасиеттерініѕ јр тїрлiлiгімен байланысты кґптеген ќиыншылыќтарды тудырады. NOx тїзілуін басу жолымен отынды жаєу процесiнде шыєарындылардыѕ тґмендеуіне жетуге болмайды, олардан тазартуды ќолданылады.