Ученые Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета и Кошалинского технического университета (Польша) ведут исследования снижения выбросов оксидов азота промышленно-отопительными котлами методом впрыскивания водяного пара. Статья об этом опубликована в журнале Archives of Environmental Protection (http://journals.pan.pl/dlibra/publication/133480/edition/116627/content).
Как известно, при сгорании любого углеводородного топлива (газ, мазут, уголь) образовываются сравнительно безобидная вода и углекислый газ – токсичное вещество, отравляющие свойства которого проявляются при концентрации во вдыхаемом воздухе в несколько процентов. Кроме того, продукты сгорания содержат оксиды азота – оксид и диоксид. Это чрезвычайно опасные для всего живого вещества. Достаточно сказать, что по сравнению со всем известным оксидом углерода (угарный газ), они опаснее примерно в 30 раз. Примерно во столько раз их допустимая концентрация в воздухе меньше, чем для СО.
Особенность оксидов азота в том, что они неизбежно образуются при горении топлива. Продукты неполного горения можно снизить до безопасного уровня, а оксиды азота образуются тем интенсивнее, чем лучше сгорает топливо. В соответствии с термической теорией они образуются в результате окисления азота воздуха в высокотемпературной зоне пламени.
Бороться с оксидами азота можно двумя способами. Первое направление – снижать температуру горения. Но для всего пламени это неприменимо, т.к. означает снижение КПД котлов и увеличение расхода топлива. Другое направление – снижение избытка воздуха в зоне горения. Если будет меньше кислорода, то меньше окислится азота даже при высокой температуре. Но избыток обязательно нужен, иначе топливо полностью не сгорит! Вот тут-то и проявляются уникальные возможности метода впрыска пара. Во-первых, струи пара «бьют» в точно найденные при исследовании зоны интенсивной генерации оксидов азота, снижая температур только в них, а не во всем пламени. Во-вторых, эти же струи активно перемешивают газ и воздух, обеспечивая полное сгорание при значительно меньшем избытке воздуха. Оба этих фактора и обеспечивают требуемое снижение выбросов оксидов азота. А интенсификация горения позволяет даже несколько повысить эффективность использования топлива.
В процессе исследований была доказана уникальная эффективность метода впрыскивания водяного пара с точки зрения снижения выбросов в атмосферу токсичных оксидов азота и оксида углерода. При этом установлено сопутствующее повышение КПД котлов, даже с учетом расхода пара на впрыскивание.
«Метод внедрен во многих котельных Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Причем в каждой котельной технология внедрялась на всех котлах – от двух до шести», – рассказал заведующий кафедрой инженерных сетей и систем Кошалинского технического университета (Польша), профессор кафедры теплогазоснабжения и вентиляции СПбГАСУ, д.т.н., профессор Александр Шкаровский.
Дальнейшие планы ученых связаны с развитием этой тематики, внедрением метода на других котельных, различных котлах, в том числе за рубежом.
