• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Окис вуглецю і непрореаговані вуглеводні

Контроль повноти спалювання і забруднення довкілля

Ступінь забруднення повітря, яка пов'язана із спалюваням палива, залежить від виду палива. В цьому відношенні ідеальним паливом є водень, оскільки його можна діставати в досить чистому вигляді, тобто вільним від домішок, таких як сірка, і при повному згорянні він утворює тільки воду. Однак при спалюванні утворюється деяка кількість оксидів азоту.

При згорянні природнього газу може утворюватись деяка кількість оки-сидів вуглецю, може виділятися також не повністю згоріле паливо. Нафта і вугілля містять сірку, яка при окисненні² утворює двоокис і триокис сірки. Крім цього в вугіллі містяться деякі нелеткі речовини, які можуть виноситись через димову трубу. Кожне з цих забруднень потребує відповідних засобів контролю.

Ці два забруднюючих середовища розглядаються разом, оскільки їх виникнення пов'язане спільною причиною - неповним згоранням.

Повнота згорання залежить від двох факторів - надлишку повітря і змішування палива з повітрям. Газоподібні палива легко змішуються з повітрям і тому згорають майже повністю при відносно невеликому надлишку кисню (приблизно 1,5%). Рідкі палива змішуються не так добре, особливо палива з високою в'язкістю, і для їх ефективного згорання необхідно здійснювати вприскування під великим тиском і розпилювання з допомогою водяної пари. Але навіть при цих умовах для повного згорання необхідно більший надлишок повітря, ніж для повного згорання газу. Тверді палива ще важче змішати з повітрям і потребують ще більший надлишок повітря.

² Окиснення — хімічний процес, під час якого елемент (або сполука) втрачає електрони, при цьому ступінь окиснення її елементів підвищується.

Природно, що в будь якому процесі горіння існує рівновага між вуглеводневимпаливом, оксидом вуглеводню і киснем:

Кисень зсуває рівновагу вправо. В добре перемішаній системі, з надлишком повітря, концентрація неспалених вуглеводнів повинна бути менша

концентрації CO. Тому, якщо тільки регулювати вміст CO, концентрація вуглеводнів обов'язково буде низькою. Отже, можна сказати, що контроль вмісту O2 в димовому газі означає контроль концентрації CO , який знаходиться в рівновазі з киснем.

Однак рівновага в значній мірі залежить від змішування. Недостача повітря в якому-небудь місці зони горіння може викликати виділення незгорілих вуглеводнів і CO. Неефективне розпилення, визване забиттям паливної форсунки , дає аналогічний вплив. Змішування також стає менш повним при малих навантаженнях, коли швидкість палива і повітря невеликі.

Отже, контроль вмісту О2 не обов'язково забезпечує контроль виділення CO. Деякі дослідники вказують, що максимальну повноту згорання можна дістати, коли вміст кисню після спалювання природного газу становить 1-2%, а після спалювання нафти - 2,5-3,5%, вугілля - 4-5%. Якщо ж повне згорання досягається при більших рівнях, то це є сигналом, що необхідно прочистити або відрегулювати форсунки.

Конценрацію CO можна виміряти інфрачервоними газоаналізаторами. Якщо регулювати відношення витрат повітря і палива для підтримання постійної концентрації CO в димових газах, то отримана в результаті цього концентрація кисню характеризувала б умови на форсунках при будь якому заданому навантаженні.

3.3.2. Оксиди азоту

При високих температурах (>1650°С) молекули димового газу починають дисоціювати⁴ і розпадатися на йони. Виникає рівноважний стан, при якому йони азоту і кисню можуть з'єднуватись,утворюючи оксиди азоту:

Ці оксиди представляють собою суміші NO, NO2, N2O3 і N2O5, які з'єднуються з вологою і повітрям і утворюють азотну кислоту.

Утворення NO_n збільшується із збільшенням температури і тиску, а також

³ Форсунка, інжектор — механічний розпилювач рідини або газу.

⁴ Дисоціація - розклад молекул на простіші молекули, атоми, атомні групи або йони.

при достатньому надлишку повітря. В двигунах утворюється значна кількість NO_n, так як горіння відбувається при тиску. Деякі дослідники вказують, що зазвичай утворюється 0,01 % NO_n при горінні газу, 0,015 % NO_n при горінні легких фракцій, 0,025 % NO_n при горінні нафтових залишків і до 0,05 % NO_n при горінні вугілля. Така закономірність звязана з надлишком кисню, потрібним для згоряння цих палив. Якщо серед утворених оксидів переважає NO2, то швидкість утворення оксиду пропорційна квадрату концентрації кисню в димових газах. Так як для ефективного спалювання вугілля зазвичай необхідно вдвічі більший надлишок кисню, в порівнянні із спалюванням газу, то можна очікувати, що при спалюванні вугілля концентрація NO_n буде в чотири рази вищою, ніж при спалюванні газу.

Будь-яка модифікація чи регулювання форсунок, яка зумовить повне згоряння палива при меншому надлишку повітря, призведе і до зменшення вмісту NOx в димових газах. Отже, конструкція форсунок і їх справність - важлива умова зменшення забруднення навколишнього середовища оксидами азоту. А точний контроль надлишку повітря, поряд із зменшенням втрат тепла, також зменшує виділення NO_n.

Іншим контрольованим параметром, який має важливий вплив на утворення NO_n, є температура горіння. Зменшувати температуру в зоні горіння найкраще розбавленням палива димовим газом з якого вже використана значна частина тепла. Виміряти дійсну температуру горіння важко. Повертаючи деяку частину димового газу в магістраль подачі повітря, яке поступає в зону горіння, ми можемо регулювати температуру полум'я.

Проблема в тому, що температура димового газу не є постійною, із підвищенням навантаження вона зростає, і тому відношення рециркуляційного димового газу до витрати повітря необхідно постійно регулювати.

Баланс тепла для димового газу показує, що температура полум'я зменшується від свого максимального значення Т_mах до Т при циркуляції п-ої долі димового газу, який має температуру Тсо.

Якщо на рециркуляцію⁵ направити близько 25% димового газу при температурі 260 °С, то температура полум'я зменшиться від 1650 до 1370 °С.

Розглянемо схему регулювання, яка задає витрату рециркуляційного

⁵ Рециркуляція - багатократне повне або часткове повернення потоку газів, рідких або твердих речовин в технологічний процес з метою регулювання температури, концентрації компонентів в сумішах, збільшення виходу цільової речовини.

димового газу пропорційно до витрати водяної пари з допомогою регулятора співвідношення.

Рис. 3.13. Схема рециркуляції димового газу, з витратою пропорційною до

витрати водяної пари.

Застосовуючи схему зображену на рис.2.13 регулюється температура полум'я і відповідно зменшується утворення оксидів азоту. Збільшення заданого відношення призведе до зростання рециркуляційної витрати і, відповідно, до зменшення виділення NO_n. Але із зменшенням градієнта температур між димовим газом і водяною парою зменшиться ККД котельної установки . Тому необхідно знайти оптимальну величину відношення, при якому концентрація NO_n підтримується в заданих межах, але не стає меншою.

Дослідженнями встановлено, що з допомогою рециркуляції димового газу можна зменшити виділення NO_n на 60% при спалюванні газу і на 20 % при спалюванні нафти , але при спалюванні вугілля рециркуляція неефективна. Деяка кількість NO_n буде поглинатися разом з SO2 в мокрих скруберах, які встановлені нижче за потоком. 3.3.3. Тверді частинки палива

Проблема з частинками виникає лише при згорянні твердих палив. Частинки можуть бути твердими, гострими і пористими, здатними поглинати кислоту і вологу. Якщо температура димового газу падає нижче 150°С, то кислоти, що містяться в димовому газі, сконденсуються і викличуть сильну

⁶ Градієнт — характеристика, що показує напрям найшвидшого зростання деякої величини,
значення якої міняється від однієї точки простору до іншої.

Градієнт температури — збільшення або зменшення температури по напрям температури середовища.

⁷ ККД котельної установки - це співвідношення корисної потужності, що надається гріючому
контуру, і потужності споживаній котлом (теплоспоживання).

корозію⁸. Але при вловлюванні частинок з допомогою фільтра із різних матеріалів, для захисту більшості тканинних матеріалів необхідно, щоб температура була нижчою за 230°С. Тому такі фільтри встановлюють за підігрівачем повітря і роблять пропуск частини газу повз підігрівач, для забезпечення температури димового газу вище від 150°С. З допомогою періодичних продувок у зворотному напрямку або механічного струшування видаляють захоплені частинки.

Електрофільтри можна встановлювати до або після підігрівача повітря в залежності від питомого електричного опору частинок. Якщо вміст сірки в паливі великий (3% і більше), на частинках утворюється провідна плівка із кислоти, і вони стають хорошим провідником при температурі 150-200°С. Така температура є за підігрівачем. Для палив з меншим вмістом сірки електричний фільтр встановлюють як правило перед підігрівачем, де температура перевищує 230°С і забезпечується необхідна електропровідність частинок. Цей варіант більш вигідний, бо частинки не попадають в підігрівач. Електричні фільтри оснащуються контрольно-вимірювальними приладами, які підтримують необхідну напруженість і попереджують утворення коронного розряду . Шляхом періодичного струшування електродів видаляють захоплені частинки.

Мокрі скрубери як правило використовують в комплексі з мокрою системою видалення сірки. Частинки відбираються більш ефективно, якщо потік води рухається в одному напрямку з димовим газом. Капельки води охоплюють тверді частинки, а потім вони виводяться з газу в циклонному апараті. Для видалення частинок часто використовують скрубери або труби Вентурі .

Пристрої типу труби Вентурі чи циклону чутливі до зміни швидкості, що ускладнює їх використання для очистки димового газу. Для пристосування їх до змінної витрати і відповідно до змінного перепеду тисків, деякі труби Вентурі обладнують регульованим вузьким січенням, площа якого автоматично змінюється так, щоб забезпечити постійний перепад тиску на звуженні і, отже, постійну швидкість.

⁸ Корозія - процес хімічного руйнування металів і сплавів при їх взаємодії з зовнішнім
середовищем: повітрям, водою, розчинами електролітів тощо. Розрізняють два види корозії:
хімічну і електрохімічну.

⁹ Коронний розряд — тип газового розряду, що виникає в сильних неоднорідних електричних
полях навколо електродів із великою кривизною в газах із доволі високою густиною.

¹⁰ Труба Вентурі — пристрій для вимірюваннявитрати або швидкості потоку газів і рідин, що
являє собою трубу з горловиною, яка вставляється в розрив трубопроводу.

Рис.3.14. Схема підтримання заданої швидкості газу; циркуляція пропорційна до

навантаження котлоагрегату.

Після видалення частинок потоком з великою швидкістю, проводиться поглинання димових забруднень, наприклад двоокису сірки, за допомогою рухомої протитечії промивного середовища, яка рухається з невеликою швидкістю. Проходячи через скрубери, димовий газ охолоджується і насичується водою. У такому стані він погано піднімається над димарем і, з'єднуючись з атмосферним повітрям, утворює широкий паровий факел. Щоб уникнути цього, перед входом в димар насичений димовий газ знов нагрівають водяною парою або паливом від 80 до 120-150°С. Оскільки енергія, що витрачається на вторинний підігрів є втратами, температуру в димарі потрібно підтримувати на мінімальному рівні відповідно до умов в навколишньому середовищі. Температуру в димарі потрібно регулювати таким чином: щоб вона перевищувала температуру навколишнього середовища на певну величину, що забезпечує різницю щільності, необхідну для створення аеростатичної підйомної сили. Але різницю температур

необхідно підбирати також і в залежності від вологості і швидкості вітру, щоб контролювати видимість факела і узгодити її з вимогами мінімального підігріву.

Читайте також:

1. Алкени – вуглеводні, в молекулах яких є один подвійний зв’язок між атомами вуглецю . Алкені називають також олефінами або етиленовими вуглеводнями.
2. Алкіни – вуглеводні, в молекулах яких є два атоми вуглецю, сполучені потрійним зв’язком - -. Алкіни називають також ацетиленовими вуглеводнями.
3. АРОМАТИЧНІ ВУГЛЕВОДНІ РЯДУ БЕНЗОЛУ
4. АЦИЛЮВАННЯ ПО АЛІФАТИЧНОМУ АТОМІ ВУГЛЕЦЮ.
5. Вплив вуглецю
6. Вуглеводи – складні органічні сполуки, до складу яких входять атоми вуглецю (С), кисню (О) та водню (Н).
7. Кількісне визначення оксиду вуглецю(ІІ) в крові.
8. Обсяги викидів двоокису вуглецю (CO2) найбільші у розвинутих країнах, і вони продовжують збільшуватися.
9. П'ять країн відповідальні за більше половини усіх викидів двоокису вуглецю в атмосферу щороку, однак середні показники викидів на одну особу у Китаї та Індії залишаються високими.
10. Перетворення вуглецю та поняття про різні види бродінь і участь у цьому процесі мікроорганізмів.
11. Раціональний комплекс геолого-геофізичних досліджень родовищ вуглеводнів ускладнених соляним діапиризмом

Переглядів: 1110