Obniżenie emisji tlenków azotu z kotłów DKVR

• Autorzy: Szkarowski A. , Janta-Lipińska S. , Gawin R.

Warianty tytułu

EN

Reducing Emissions of Nitrogen Oxides from DKVR Boilers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Standardowe bilansowe próby kotła pokazują, że maksymalną jego sprawność notuje się przy zauważalnej niezupełności spalania. Tlenki azotu, które powstają w maksymalnej temperaturze, czyli przy braku chemicznej niezupełności spalania są substancjami o wiele bardziej toksycznymi niż np. tlenek węgla. Z tego też powodu zespół autorów podjął się opracowania i wdrożenia środków mających na celu obniżenie emisji toksycznych tlenków azotu dla atmosfery na przykładzie kotła DKVR-20-13 z trzema palnikami gazowo-mazutowymi GMGB-5,6. Skomplikowany charakter tego zagadnienia powoduje konieczność jego indywidualnego rozwiązania w każdym konkretnym przypadku nastawiania kotła z uwzględnieniem charakterystyk i szczegółów wszystkich składowych urządzeń całego zespołu kotłowo-paleniskowego. Zasadniczym problemem, na który natknął się zespół autorów już w trakcie prowadzenia prac badawczych okazała się kwestia poziomu odniesienia względem, którego określane powinno być obniżenie emisji. Autorzy podjęli w związku z tym decyzję, żeby za taki poziom odniesienia przyjmować faktyczną maksymalną emisję, weryfikując ją uprzednio z maksymalną dopuszczalną emisją tlenków azotu dla omawianych typów urządzeń. W swojej pracy autorzy przedstawili i przeanalizowali szereg wariantów służących zmniejszeniu emisji tlenków azotu do atmosfery. Wśród analizowanych sposobów znalazła się m.in. recyrkulacja spalin, wtrysk pary wodnej oraz inwentaryzacja kotłowni. Wstępna analiza teoretyczna a także doświadczenie zespołu badawczego pozwoliło polecić jako efektywną metodę zmniejszenia emisji tlenków azotu dla kotłów DKVR pracujących w trybie przemysłowo-grzewczym: metodę wtryskiwania pary do strefy spalania lub recyrkulację spalin. Pożądany efekt to co najmniej 30% obniżenie emisji tlenków azotu. Uzyskane przez autorów wyniki emisji NOx zaprezentowane zostały w pracy w dwojaki sposób: w przeliczeniu na masową emisję tlenków azotu (rys. 1) oraz jako wartość obiektywna w przeliczeniu na α = 1 (rys. 2). W trakcie prowadzonej analizy uwzględniano trzy poziomy ewentualnego wpływu emisji ze spalinami kotłów na zanieczyszczenie atmosfery, co uwzględniono i przedstawiono na rysunku 1. Zestawienie głównych mierzonych i obliczanych wartości, które charakteryzują działanie kotła zestawiono w tabeli 1. W niniejszej publikacji ponadto określone zostały faktyczne poziomy emisji tlenków azotu dla kotłów w stanie eksploatacyjnym a także opracowany został a następnie wdrożony układ zmniejszenia emisji NOX metodą wtryskiwania pary. Dodatkowo autorom udało się określić optymalny tryb pracy systemu zmniejszenia emisji, który pozwolił osiągnąć wymagane zakładane na wstępie 30% zmniejszenie. Zalecany w praktyce tryb pracy kotłów z włączonym systemem zmniejszenia emisji tlenków azotu nie powoduje obniżenia sprawności samego zespołu kotłowego.

EN

The standard sample balance of the boiler showed that the maximum efficiency has been observed in noticeable incompleteness of combustion. The nitrogen oxides which are formed at the highest temperature that is in the absence of chemical incompleteness of combustion are substances that are much more toxic than eg. carbon monoxide. For this reason the team of authors undertook the development and implementation of measures to the reduction of toxic emissions of nitrogen oxides to the atmosphere using boiler DKVR-20-13 with three gas/fuel oil burners GMGB-5.6. The complicated nature of the issue makes it necessary to have an individual solution in each case, in relation to the adjustment of the boiler, taking into account the characteristics and details of all components of the whole boiler-furnace mechanism. The principal problem which was encountered by a team of authors already in the process of conducting research turned out to be a matter of respect to a reference level, which should be referred to the reduction in emissions. The authors have therefore decided to be the reference for the actual take maximum emissions, verifying it previously with a maximum nitrogen oxide emission for these types of devices. In their paper the authors presented and analyzed a number of options to reduce emissions of nitrogen oxides into the atmosphere. Among the methods which were analyzed among others exhaust gas recirculation, injection of steam and boiler room inventory. Preliminary analysis of theoretical as well as experience has allowed the research team to recommend as an effective way to reduce emissions of nitrogen oxides DKVR for boilers operating in industrial and heating mode: a method of injecting steam into the combustion zone or flue gas recirculation. The desired effect is at least 30% reduction in nitrogen oxide emissions. The results obtained by the authors of the NO emission results were presented at work in two ways: in terms of mass emissions of nitrogen oxides (Figure 1) and as an objective value per at alpha = 1 (Figure 2). In the course of their analysis takes into consideration three levels the possible impact of emissions from the flue gas boilers atmospheric pollution, which take into account and are shown in Figure 1. Selection of the main measured or calculated values that characterize the operation of the boiler are summarized in Table 1. This publication also sets forth the actual levels of emissions of nitrogen oxides for boiler in operating condition and has been developed and then implemented the system to reduce emissions NOx using steam injection. In addition, the authors were able to determine the optimal mode of operation of the system to reduce emissions, which helped achieve the required, presupposed a 30% decrease. Recommended in practice mode enabled system boilers to reduce emissions of nitrogen oxides does not reduce the efficiency of the boiler.

Słowa kluczowe

PL

obniżenie emisji; tlenki azotu; kotły parowe

EN

reduction in emissions; nitrogen oxides; steam boilers

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Tom 18, cz. 1
• Strony: 565--578
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Szkarowski A.

• Politechnika Koszalińska
• St. Petersburg Polytechnic University

autor

Janta-Lipińska S.

• Politechnika Koszalińska

autor

Gawin R.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами (1986). Л. Гидрометеоиздат. Госкомгидромет.
• 2. Барышев, В., Белосельский, Б., Зенькевич, Л., Шпилевская, Л. (1996). нижение выброса окислов азота с помощью регулируемого остаточного химического недожога. Теплоэнергетика, 4 (1), 58-60.
• 3. Кузнецова, Н. и др. (1973). Тепловой расчет котельных агрегатов: Норматив. метод. М.: Энергия.
• 4. Pavlenko, A., Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S. (2014). Badania spalania emulsji paliwowych. Rocznik Ochrona Środowiska, 16, 376-385.
• 5. Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S. (2009). Automatyczne sterowanie jakością spalania paliwa stałego w kotłach przemysłowo-grzewczych. Rocznik Ochrony Środowiska, 11, 241-255.
• 6. Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S. (2011). Modelowanie optymalnego spalania w kotłach przemysłowo-grzewczych. Rocznik Ochrona Środowiska, 13, 511-524.
• 7. Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S. (2013). Badania energo-ekologicznych wskaźników pracy kotłów przy spalaniu paliwa ze sterowanym resztkowym niedopałem chemicznym. Rocznik Ochrona Środowiska, 15, 981-995.
• 8. Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S. (2015). Badania doświadczalne a dokładność opracowanego modelu. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 576-584
• 9. Szkarowski, A. (1997). Podwyższenie efektywności ochrony atmosfery przy spalaniu gazowego i ciekłego paliwa. Autoreferat rozprawy habilitacyjnej. Sankt-Petersburg.
• 10. Szkarowski, A. (2001). Technologia redukcji emisji NOx metoda dozowanego skierowanego balastowania płomienia. Rocznik Ochrona Środowiska, 3, 53-75.
• 11. Szkarowski, A. (2002). Zasady obliczeń zdławienia NOx metodą dozowanego skierowanego wtrysku balastu wodnego. Rocznik Ochrona Środowiska, 4, 365-379.
• 12. Szkarowski, A. (2003). Szczegółowe problemy sprawnego i ekologicznego spalania paliwa w przedpaleniskach pieców. Rocznik Ochrona Środowiska, 5, 67-79.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.