monoxidul de azot (NO) - este un gaz incolor, inodor și slab solubil. Este mai mult de 90% din oxizii de azot formate în timpul arderii la temperaturi ridicate. Dacă concentrația este în intervalul de la 10 la 50 ppm. nu este iritant prea toxic.
Dioxidul de azot (NO2) - un gaz care este vizibil chiar și la o concentrație scăzută: are o culoare roșu-brun și un miros înțepător special. La o concentrație mai mare de 10 ppm. Este un coroziv puternic și irita cavitatea nazală și a ochilor. La concentrații mai mari de 150 ppm. Ea provoacă bronșită, și mai mult de 500 ppm. - edem pulmonar, chiar dacă expunerea a durat doar câteva minute.
NO monoxid de azot, care este prezent în aerul oraș se pot deplasa în mod spontan în dioxid de azot NO2 în oxidarea fotochimică.
Există trei moduri de oxizi de azot care diferă prin originea metodei, dar nu și în compoziția lor chimică:
- oxizi de azot (NOx termic termic);
- oxizi de azot rapid (NOx rapid);
- oxizi de combustibil de azot (NOx combustibil).
oxizi de azot termic, care cuprinde majoritatea, sunt formate la temperaturi ridicate (T> 1500 K) și supuse unei concentrații ridicate de oxigen în oxidarea azotului atmosferic în procesul de combustie. oxizi termici sunt formate în timpul arderii combustibilului gazos (gazul natural și gazul petrolier lichefiat) și combustibil, care nu conține substanțe cu azot în compoziția sa
oxizi de azot rapide sunt formate prin legarea azotului atmosferic cu particule de hidrocarburi (radicali), care sunt prezente în zona de flacără. Această metodă de formare a oxizilor veniturilor în viteză foarte mare (de unde și numele lor; rapid). Formarea rapidă a oxizilor depinde în primul rând de concentrația radicalilor în porțiunea rădăcină a arzătorului. La oxidarea flacără (ardere cu exces de oxigen are loc), contribuția acestora este nesemnificativă, dar arderea amestecurilor îmbogățite cu ardere la temperatură scăzută și proporția lor poate ajunge la 25% din conținutul total de oxizi de azot.
Fig. 5 prezintă relația dintre diferitele tipuri de NOx în funcție de tipul de combustibil (combustie în condiții standard):
Proporția de oxizi de azot rapid, mai mult sau mai puțin constant, în timp ce proporția de oxizi de azot este crescută atunci când combustibilul arderea combustibililor cu greutate moleculară mai mare. Ponderea oxizilor de azot termic este redus.
Figura 5. NOx pentru diferite tipuri de combustibil
1.4.2.1. Reducerea nivelului de NOx la arderea combustibilului gazos
Temperatura flăcării poate fi coborâtă în diferite moduri:
1) reducerea sarcinii termice specifice
Această metodă este de a reduce puterea de ardere pe unitatea de volum a camerei de ardere. Pentru a face acest lucru, „recalcula“ puterea cazanului, adică, de a reduce puterea termică nominală (în cazul în care acesta acționează în cazan) sau de a lua dimensiunea camerei de ardere cu o marjă (pentru proiectarea de noi facilități).
2) Design specific combustor
Această metodă constă în utilizarea generatoarelor de căldură, camera de ardere, care nu este inversiunea, dar are trei ture pe traseul gazelor de ardere. La cazanele cu camere de ardere de inversiune a gazelor de ardere trece la conductele de evacuare a gazelor arse spațiu îngust, în care torta la un volum mai mic decât camera de combustie însăși. O parte din energia radiantă reflectată de pereții camerei de ardere, flacăra este transferată, temperatura crește flăcării și crește formarea oxizilor de azot termic. Același efect se observă în instalații cu o temperatură ridicată pereții camerei de ardere, cum ar fi boilere, furnale sau temperaturi ridicate a lichidului de răcire.
3) preamestecarea aerul și gazul
În condiții obișnuite de sisteme de ardere sunt configurate astfel încât să funcționeze cu exces de aer. Acest exces de aer reduce temperatura de ardere sub creșterea temperaturii adiabatice, iar uneori sub nivelul la care începe formarea oxizilor de azot (1500K)
Flame este tipic de mediu turbulent. In ea servește doi reactanți, care sunt foarte dificil să se amestece împreună în mod uniform. Ca rezultat, flacăra a creat zone cu diferite stoichiometrie
În zonele cu condiții stoichiometrice sau apropiate acestora, temperatură este atât de mare încât există condiții pentru formarea de NOx termic.
Având în vedere pericolul de NOx termic este de a preveni apariția acestor condiții sau pentru a reduce la minimum domeniul de aplicare al activităților lor. Concentrația neuniformă a amestecului de gaz se poate reduce: preamestec de gaz și aer și de stabilizare a flăcării. Aceasta implică o scădere a temperaturii flăcării întregul volum al torței și apropierea acesteia la valoarea calculată teoretic.
Un efect pozitiv suplimentar poate da o distribuție uniformă a flăcării. Este mai bine dacă este uniform distribuit pe o suprafață largă, fără a crea mici întărituri, în interiorul cărora temperatura este în general mai mare.
Ca un exemplu, arzătorul cu suprafața poroasă (metal sau ceramică) sau suprafața fibrei, în care există găuri minut. Tot ceea ce este necesar să fie atent posibil, pentru a se amestecă înainte de aer de combustie și de gaze.
În ciuda faptului că în momentul în care limitările de costuri ridicate și de proiectare a preveni adoptarea pe scară largă a acestei metode, în special pentru arzatoare de mare putere, este foarte promițătoare pentru a reduce în mod semnificativ emisiile de NOx.
4) montat cu ardere
Oxizii de azot se formează rapid, atunci când raportul dintre aer și combustibil comburant este aproape de ordine stoichiometric pentru a reduce viteza de formare a oxizilor de azot, este posibilă stabilirea acestui combustie sistem sistem utilizează în exces aproape raport aer idealul interiorul torța trebuie să fie prezentă zonă, silnotlichayuschimsya din stoichiometric, raportul carburant off-air. Utilizarea caracteristicilor aerodinamice a flăcării și de distribuție a combustibilului pot crea zone alternând cu exces și lipsă de aer, menținând condiții, în general, aproape de stoichiometric.
5) reciclarea produselor de ardere
Această metodă dă rezultate foarte bune atunci când funcționează cu combustibili gazoși: sărite produse de ardere care sprijină amestec de aer și aerul de combustie și de combustibil sunt amestecate ușor.
In low-power generatoare de căldură pot fi aranjate cu ușurință produsele recirculate de combustie în interiorul camerei de ardere, datorită designului special al capului arzătorului. De obicei, recirculata intra intr-o multime de produse de ardere (aproximativ 50%). Datorită acestui fapt, amestecul de combustibil și aer comburant devine mai puțin eficientă, deoarece temperatura gazelor arse este suficient de mare (900 - 1000 K).
Figura 6: Diagrama funcțională a procesului de ardere în arzător cu gaz - flacara albastra
1 - aer de combustie; alimentare cu gaz combustibil - 2; 3 - Jetul de combustibil gazos: 4 - zona de stabilizare a flăcării (combustie în condiții stoichiometrice); 5 - recircularea gazelor de ardere; 6 - Arderea este condiții stoichiometrice - un amestec de aer de ardere și care circulă produse de ardere a gazelor; 7 - zona de flacără „la rece“.
În generatoare de căldură de mare putere, datorită rezistenței mari care apar la capul arzătorului, este dificil să se aranjeze amestecă cu produsele de ardere din interiorul camerei de ardere. Prin urmare, produsele de ardere sunt amestecate în camera de ardere din exterior.
Cu ventilator suplimentar sau un ventilator al părții arzător produselor de ardere este luată la ieșirea generatorului de căldură și este alimentat înapoi la capul arzătorului să se amestece cu aerul de ardere.
Chiar dacă în unele recirculare condiții de gaz în interiorul camerei de ardere poate fi insuficientă pentru a obține un conținut foarte scăzut de NOx (acest caz aparține arzătoarele de mare putere), această metodă poate fi aplicată în combinație cu ardere în etape, care a fost descrisă mai sus.
1.4.2.2. Reducerea nivelului de NOx la arderea combustibilului lichid
În ceea ce privește oxizii de azot de combustibil într-o atmosferă reducătoare de azot conținut în combustibil nu poate trece în NOx dăunătoare, și într-un simplu și sigur N2 azot molecular. Pentru a face acest lucru, în unele regiuni ale penei au nevoie pentru a crea o zonă bogată în combustibil, precum și condițiile pentru procesul de recuperare. De exemplu, în zona de ardere mai întâi se alimentează 80% din totalul aerului comburant împreună cu combustibil 100%, apoi restul de 20% alimentată în aerul de combustie (aer suplimentar).
În ceea ce privește arzătoarele de aplicații rezidențiale și comerciale mici și mijlocii, această metodă se extinde până la faza de testare. Toate aceste metode sunt încă în faza experimentală pe arzătoare rezidențiale și comerciale. Și în arzătoare industriale ale acestei tehnologii este de a face deja o contribuție valoroasă.