CC BY
12ИЭСЛАРИДА ЕЦИЛГИ Е^ИШ ЖАРАЕНИДА АЗОТ ОКСИДЛАРИ ^ОСИЛ БУЛИШИ ВА УНИ КАМАЙТИРИШ УСУЛЛАРИ. Юсупалиев Рисбек - ТДТУ "АЭС кафедра"си профессори, Азимова Мунира - ТДТУ "Иссиклик энергетикаси" катта укитувчиси, Кучкаров Абдулло - ТДТУ 1 -боскич таянч докторанти, Мусашайхова Нозима - ТДТУ 1-боскич таянч докторанти.
И.А. Каримов номидаги Тошкент давлат техника университети https://doi.org/10.5281/zenodo. 7279470 Аннотация. Ушбу мацолада уозирги вацтда юцори цувватли ИЭСларнинг буг цозонларида ёцилгиларнинг тула ёнишини таъминлаш уамда унинг ёнишида NOx оксидлари уосил булишини ва атмосферага тарцалишини кескин камайтириш мацсадида ёцилгиларни уч босцичда ёциш кенг цулланилиши, газ ва мазут ёциладиган буг цозонларида ёцилги тугридан-тугри ёцилганда ва юцоридаги усулларни биргаликда цуллаш жараёнлари натижасида атроф мууитга тарцаладиган NOx газларининг камайиш мицдори келтирилган. Бу усуллардан энг самаралиси ёцилгиларни уч босцичда ёциш ва тутун газини рециркуляция цилиш уацида баён этилган.
Калит сузлар: азот гази, азот оксидлари, термик азот, константа, гомоген, турбулент, эндотермик жараён, рециркуляция, абцорбция.
ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА В ПРОЦЕССЕ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА
НА ТЭС И СПОСОБЫ ЕГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ Аннотация. В данной статье для обеспечения полного сгорания топлив в паровых котлах мощных ТЭС и резкого снижения образования оксидов NOx и их выброса в атмосферу широко используется трехступенчатое сжигание топлив, процессов прямого сжигания топлива в газовых и мазутных паровых котлах, а также при совместном применении вышеперечисленных способов в результате снижается количество выбросов NOx в окружающую среду. Наиболее эффективным из этих методов является сжигание топлива в три этапа и рециркуляция дымовых газов.
Ключевые слова: азот газообразный, оксиды азота, тепловой азот, константа гомогенный, турбулентный, эндотермический процесс, рециркуляция, абсорбция.
FORMATION OF NITROGEN OXIDES IN THE PROCESS OF FUEL COMBUSTION AT TPP AND METHODS OF ITS RESTORATION Abstract. In this article, to ensure complete combustion of fuels in steam boilers of powerful thermal power plants and a sharp decrease in the formation of NOx oxides and their emission into the atmosphere, three-stage fuel combustion, direct combustion processes in gas and oil-fired steam boilers, as well as the combined use of the above methods as a result of the amount of NOx emissions into the environment is reduced. The most efficient of these methods is the combustion of fuel in three stages and flue gas recirculation.
Key words: gaseous nitrogen, nitrogen oxides, thermal nitrogen, constant, homogeneous, turbulent, endothermic process, recirculation, absorption.
КИРИШ
Х,ар кандай катти;, сую; ва газсимон ёкилгиларнинг ёниши жараёнида х,ар хил турдаги, яъни N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, NO3 каби азот оксидлари х,осил булади. Шу сабабли уларни умумлаштирилган х,олда шартли равишда NOx х,олатда ифода килинади. Бунга сабаб ёкилгиларни ёкиш жараёнида ёниш камерасига берилаётган хдво таркибида эркин х,олатда 78% азот гази булиши сабабли ёкилгилар ёниши жараёнида хдроратнинг
кутарилиб бориши натижасида бу газнинг, азот оксидларига айланиши тобора ортиб боради.
Шу билан биргаликда ёкилги таркибида х,ам мавжуд булган азот бирикмалари бу жараёнда азот оксидларига тула равишда айланади.
Адабиётларда ёритилишича ёкилги таркибидаги азотни «топливный азот" хдво билан ёниш камерасига берилаётган азотни эса "термический азот" дейилади. Ёниш камерасида х,ар икки хил азотнинг азот оксидларига оксидланиши ёкилгининг ёниш хдроратига, берилаётган х,аво микдорига, ёниш жараёнларини ташкиллаштириш конуниятларига боглик булади.
куйидаги 1-расмда х,ар икки хил турдаги азотнинг оксидланиши ёкилгиларнинг ёниш хдрорати кутарилиб боришига караб кандай узгариши келтирилган.
1-расм. Хароратнинг ошиб бориши билан азот оксидларининг хрсил булиши.
1-ёцилги таркибидаги азотнинг, МОх га айланиши; 2-х,аво таркибидаги азотнинг,
МОх га айланиши.
Расмдан куринадики, ёкилги таркибидаги азотнинг оксидланиши асосан 1000 0Сдан бошланиб 1200 0С атрофида тула даражада тугайди. Х,аво таркибидаги азотнинг оксидланиши эса 1100-1200°Сдан бошланиб, хдроратнинг кутарилиб боришига караб пропорционал равишда ортиб боради.
Бунга сабаб азотнинг азот оксидига айланиши эндотермик жараён булиб иссиклик ютилиши билан куйидаги реакция асосида ортиб боради.
Бу реакциянинг мувозанат константасига асосан реакция содир булаётган мух,итда температура мух,им роль уйнайди.
Б. Зельдович фикрича занжирли реакция асосида азотнинг оксидланиш реакцияси мух,итидаги эркин х,олатдаги кислород ва азотнинг концентрацияга боглик булиб куйидаги конуниятда содир булади:
1) О2 + М — О2 - О + М - 118 ккал/моль - бошланиши;
2) О + N2 — + N - 75 ккал/моль
3) N + О2 = N0 + О + 32 ккал/моль
4) О + О + М —> О2 + М ккал/моль - занжирнинг узилиши
Бу занжирли реакциянинг кинетик тезлиги асосан 2-реакция билан белгиланади:
Х,ар хил органик ёкилгиларнинг яъни каттик, суюк ва газсимон ёкилгиларнинг ёнишида таркибидаги азотнинг оксидланиши х,ам асосан 2-реакция асосида содир булади. Бу реакциянинг тезлиги реакция хдроратига ва реакция мух,итидаги атом х,олатдаги кислороднинг концентрациясига боглик. Шу сабабли реакция мух,итида кислородининг
микдори ва хароратнинг кутарилиб бориши билан азот оксидининг хосил булиши хам тезлашиб боради.
^уйидаги 2-расмда ёкилгининг ёниш мухитида ёниш камерасига берилаётган хавонинг ортикча микдори (а) хдмда ёкилгининг ёниш харорати кутарилиб бориши билан азот оксидларининг хосил булиш графиги келтирилган.
Сыо мг/м1
150 1700 1300 2100 Т°
2-расм. Ёниш махрулоти таркибида NO газининг, а мицдори ва хароратнинг кутарилиб бориши билан ортиб бориши.
Ёкилгиларнинг гомоген системада ёниши жараёнларида азот оксидларининг хосил булиши куйидагича изохланади:
1) Ёниш жараёни а>1 холатда, яъни а - нинг микдори канча катта булса, азот оксидларининг хосил булиш тезлиги шунча ортиб боради.
2) Аксинча аралашмаларнинг ёниши, а<1 холатда содир булса, ёниш жараёнида азот оксидларининг хосил булиш тезлиги пасаяди.
3) Ёкилги ёнишида иссиклик узатилиши ва ёниш мухитларининг турбулентлилиги хам мухим роль уйнайди.
Х,аво таркибидаги азотнинг канча микдори азот оксидларига айланиши ёкилгининг ёниш хароратига, ёниш камерасига берилаётган ортикча хаво микдорига богликлиги сабабли ёниш камерасида хосил буладиган азот оксидининг умумий микдори куйидагича изохланади:
СКО = С^Охаво+С^Оёкилги бунда: С«0хаво- хаво таркибидаги азотнинг оксидланган микдори;
С^Оёкилги — ёкилги таркибидаги азотнинг оксидланган микдори,
С«0хаво нинг микдори Стоёкилги микдоридан бир неча баравар куп булади.
Ёниш камерасида хар кандай ёкилгининг ёниши жараёнида хосил булган азот оксиди (N0) козон курилмасининг ёниш махсулотлари йуналтирувчи кисмида куйидаги реакция асосида оксидланиб, азот икки оксидига айланади ва тутун гази билан биргаликда атмосферага таркалади:
2Ш + О2 + 2КО2
Х,ар кандай турдаги ёкилгиларда таркибидаги азотнинг микдори 0,2% дан юкори булмайди ва ёкилгининг ёнишида азот оксидларига айланади.
Масалан: Тошкумир таркибида богланган азот бирикмаси микдори 1^5% атрофида, кунгир кумирда - 2% мазут таркибида эса 0,3% атрофида булади. Ёкилги таркибидаги азот бирикмалари пиридин, органик моддаларнинг аммиакли тез ёнувчи бирикмалардан иборат булиши сабабли, ёкилгининг ёниш харорати 8000-9000С булганда бу моддалар таркибидаги азот тула даражада азот оксидларига айланади.
ИЭС ларда органик ёкилгиларни ёкиш жараёнларида хосил буладиган NOх оксидларининг микдорини хамда бу газларнинг атроф - мухитига таркалишини камайтириш хозирги вактда икки хил усулда амалга оширилмокда.
1 - ёкилгиларни ёниш камерасида пастрок хароратда ёкиш ёки берилаётган хаво
таркибида азотнинг микдорини камайтириш имкониятлари;
2 - тутун газини кимёвий реагентлар ёрдамида азот оксидларидан тозалаш.
ИЭСларда биринчи усул ёрдамида хосил буладиган N0 х гази микдорини
камайтиришда куйидаги тадбирлар кенг равишда кулланилмокда.
а) ёниш камерасида ёкилгиларни бир неча боскичда ёкиш;
б) ёниш камерасига хавони уч боскичда бериш;
в) тутун газини ёниш камерасига рециркуляция килиш;
г) ёкилги ёниш камерасига сув бугини пуркаш.
ТАДЦЩОТ МАТЕРИАЛЛАРИ ВА МЕТОДОЛОГИЯСИ
а) Ёниш камерасида ёкилFиларни уч боскичда ёкиш.
Х,озирги вактда юкори кувватли ИЭСларнинг буг козонларида ёкилгиларнинг тула ёнишини таъминлаш хдмда унинг ёнишида N0х оксидлари хосил булишини ва атмосферага таркалишини кескин камайтириш максадида ёкилгиларни уч боскичда ёкиш кенг кулланилмокда.
Бу усулда буг козони ёниш камерасида 3-расмда курсатилганидек, уч хил баландликда урнатилган горелкаларнинг пастки боскичига ёкиш учун мулжалланган умумий ёкилгининг, (В) 70-75% хавонинг хам шунча микдори яъни (а ~ В) назарий микдорига тенг кисми берилади.
3-расм. Ёцилгиларни уч босцичда ёциш схемаси
Бу холда берилаётган хаво ёкилгининг тула даражада ёнишига амалий жихатдан етарли булмаслиги сабабли ёкилги тула даражада ёнмайди ва ёниш жараёни пастрок хароратда амалга ошиши сабабли иссиклик ажралиб чикиши тула даражада булмайди. Бунинг натижасида ёниш камерадаги N2 нинг NОх газларига айланиши хам кам даражада булади. Иккинчи боскичга, ёкилгининг колган 30-25% хавонинг 25-20%, микдори (а<1) ёки (В>а) берилади. Бу боскичда хам хаво ёкилгининг тула ёнишига етарли даражада булмай, хар икки боскичларга берилаётган хавонинг микдори зарурий микдорга нисбатан 90-95% атрофида булади. Бу боскичда хам ёкилги чала ёнади. Учинчи боскичдаги горелкаларга факат колган ортикча микдордаги хаво берилади. Бу эса хар икки боскичларда тула ёнишига улгурмаган ёкилгиларнинг тула ёнишини таъминлайди ва ёкилгидан иссиклик тула ажралиб чикади. Шу сабабли козонхона утхонасида ёкилги пастрок хароратда ёниши сабабли КОх оксидларининг хосил булиши камаяди.
Буг козонларида ёкилгиларни уч боскичда ёкиш жараёнида хосил буладиган NOх оксидларининг камайиш даражаси ёкилаётган ёкилгиларнинг турига хам боглик. ^аттик ёкилгилар ёкилганда азот оксидларининг камайиш даражаси 40% га мазут ёкилганда -35%га, газсимон ёкилгилар ёкилганда бу микдор -45%гача камаяди. Аммо, бу усулда ёниш камерасига берилаётган хавонинг микдори купрок булиши хисобига тутун газининг харорати 3-4%га кутарилади, шу сабабли унинг атмосферага таркалишида кушимча электр энергияси сарфланиши хисобига козон курилмасининг фойдали иш коеффициенти (ФИК) 0,1-0,8% га камаяди.
б) Ёниш камерасига х,авони уч боскичда бериш.
Бу усулда буг козони утхонасига ёндиргичи оркали хаво уч хил холатда берилади. ^уйидаги 4-расмда ёндиргич курилмаси оркали хавонинг берилиш холати келтирилган.
4-расм. Хавонинг уч босцичда берилиши.
Бунда: 1-бирламчи х,авонинг; 2- х;аво ва ёцилги аралашмасининг; 3- иккиламчи ва 4-
учламчи х;авонинг берилиши.
Бундай ёндиргичлар оркали бирламчи хаво ва ёкилгини пуркаб беришдаги берилаётган хавонинг умумий микдори а<1 кичик булиши сабабли ёкилги пастрок хароратда ёнади натижада NOх газиларнинг хосил булиши камаяди.
Ёндиргичнинг атрофидан берилаётган иккиламчи ва учламчи хаво эса унинг тула ёнишини таъминлайди. Ёкилгиларни бу усулда ёкишда NOх газларнинг хосил булиши кумирда 50 % гача, газни ёкишда 60 % гача камаяди. в) Тутун газини ёниш камерасига рециркуляция килиш.
Бу усулда атмосферага чикариб ташланаётган тутун газининг 20 % атрофидаги микдори махсус тутун суриб олувчи сургич оркали козон курилмаси утхонасига 5-расмда курсатилганидек регуляция килиб кайта берилади.
4
5-расм. Ёцилгини уч босцичга ёциш ва тутун газини рециркуляция цилиш схемаси.
1-буг козони; 2-ёндиргичлар; 3-иккиламчи хавонинг берилиши; 4-тутун газининг ёндиргичларга берилиши; 5-тутун газини хаво киздиргичга берилиши; 6-тутун газини буг козонига узатилиши; 7-хаво киздиргичига хаво берилиши; 8-тутун газининг мурига узатилиши.
Бу усулда NOx газларининг камайишига асосий сабаб козон курилмаси утхонасига берилаётган хаво ва тутун гази аралашмаси таркибида азот ва кислороднинг микдори тоза хаво таркибидаги микдорига нисбатан кам булишидир.
Шу сабабли ёниш камерасида ёкилгининг бундай холда ёниши жараёнида ёкиш учун берилаётган хаво таркибида азот камрок микдорда булиши сабабли NO х газлари хосил булиши, кумир ёкилганда - 25 % гача, мазут ёкилганда - 30 % гача ва табиий газ ёкилганда - 35 % гача камаяди.
Бу усулда хисоблаш натижалари буйича кушимча тутун сургичнинг ишлатилиши хисобига ортикча электр энергияси сарфланади, натижасида козон курилмасининг ФИКи 0,6 - 1,3 % га камаяди.
г) ЁкилFи ёниш камерасига сув буFини пуркаш.
Бу усул асосан мазут ёкиладиган буг козонларида кулланилади. Бунда утхона ёндиргичи оркали мазут, сув буги аралашмаси билан биргаликда пуркаб берилганда унинг ёниши жараёнида таркибидаги сув заррачаларининг иссиклик таъсирида бугланиши хисобига ёниш жараёни пастрок хароратда содир булади. Натижада берилаётган хаво таркибидаги азотнинг оксидланиши камаяди.
Бу усулда мазутга кушиладиган сув бугининг микдори 10%дан юкори булмайди. Сув буги, мазутнинг пастрок хароратда ёнишини таъминлаш билан биргаликда мазутнинг
eHgupruH opKanu eHHm KaMepacuga Manga 3appananapra napnanaHumuHu atHu a^panumuHu Ba yHHHr Tyna eHHmHHH TatMuHnaMgu.
By ycynga a30T OKCHgHnapHHHHr x,ocun öynumu 25 % rana KaMaagu. Ammo cyB öyru öunaH HCCH^nHKHUHr TyTyH ra3u opKanu MyKoTunumu xucoGura ko3oh KypunMacuHuHr OHK 0,7 % ra KaMaagu.
MY^OKAMA
^yMugaru 1-^agBanga ra3 Ba Ma3yT eKunaguraH öyr Ko3oHnapuga eKunru TyrpugaH-Tyrpu e^unraHga Ba roKopugaru ycynnapHu öupranuKga Kynnam ^apaeHnapu Hara^acuga aTpo$ MyxuTra TapKanaguraH NOx ra3napuHuHr KaMaMum MuKgopu KenTupunraH.
1-^agBa^.
ATpo^-Myx,HTra TapKa^agnraH NOx ra3^apHHHHr KaMannrn MiiKgopn.
NOx ra3HHH KaMafmipnw ycy^apn ByF K030H^apnHHHr öyF nm.iaö •iiiKapnw KyBBaTn, T/coaT EKH^FH Typn NOx x,ocH^ öy^nm MiiKgopn Mr/M3
OggHH mapoHTga KaMaHTHpnm ycy^ap Ky^^aHH^raHga
Bup BaKTga peцнpкynaцнa Kunum Ba aHru ropenKa Kynnam 670 Ta3 Ma3yT 325; 510 120;250
EKunruHu yn öocKunga eKum 480 ra3 Ma3yT 470; 370 230; 220
EKunruHu 2 öocKunga eKum Ba TyTyH ra3uHu peцнpкynaцнa Kunum 2050 ra3 Ma3yT 1200 160
TyTyH ra3uHu peцнpкynaцнa Kunum Ba 3 öocKunga eKum 950 ra3 Ma3yT 1500; 1320 140;210
TyTyH ra3uHu peцнpкynaцнa Kunum Ba eHum KaMepacura cyB GyruHu nypKam 2650 ra3 1200 160
XY^OCA
^agBanga KenTupunraH MatnyMOTnapgaH KypuHaguKu Ma3yT Ba ra3 apanamMacu x,ap xun ycynnapga eKunraHga x,ocun öynaguraH NOx ra3napu KaMaMumu gapa^acu Typnuna MuKgopga öynagu. By ycynnapgaH энг caMapanucu eKunrunapHu yn öocKunga eKum Ba TyTyH ra3uHu peцнpкynaцнa Kunum xucoGnaHagu.
ФОЙДАЛАНИЛГАН АДАБИЁТЛАР:
1. В. Ф. Очков —Водоподготовка в энергетике М. Изд. МЭИ 2003 г.
2. А. И. Абрамов и др. —Повышение экологической безопосности ТЭС М. Изд. МЭИ 2002 г.
3. Р. М. Юсупалиев —Иссиклик энергетикасида сув тозалаштехнологияси ва техникаси укув кулланма. Т. Чулпон нашриёти 2006.
4. Р. М. Юсупалиев —Иссиклик энергетикасида сув тайёрлаш ва химиявий назорат дарслик Т. —Янги нашр нашриёти 2013.
5. Мартынова О. И., Никитин А. В., Очков В. Ф. Водоподготовка: Расчёты на персональном компютере. М: Энергоатомиздат, 1990.
6. Юсупалиев Р. М. Энергосбержение Энергетика Энергоаудит., Общегосударственный научно-производственный и информационный журнал, №10 (153) октябрь 2016. 8с.
7. R. M. Yusupaliev, N. A. Musashayxova. International VII scientific and technical conference. Saratov, (2018).
8. R. M. Yusupaliev, N. O. Usmonov. International Journal of Energy Safety and Energy Saving, Scientific-analytical and and educationalmethodical journal. Moscow, (2017).
9. R. M. Yusupaliev, N. O. Usmonov. International Journal of Energy Saving Energy Audit, Kharkov, (2016).
10. Р. Юсупалиев., А. Кучкаров., Р. Искандарова. // Ишлаб чикариш манбаларидан атмосферага турли хил зарарли моддаларнинг таркалиши.// International Scientific online conference "INNOVATION IN THE MODERN EDUCATION SYSTEM". Part 19. Washington on JUNE 22, 2022. 246-254-бетлар.
