Демин Алексей Владимирович – профессор кафедры «Инженерная экология и безопасность труда»
г. Казань
Alexey V. Demin
Kazan
Демина Галина Владимировна – доцент кафедры «Ботаника и физиология растений»
г. Казань
Galina V. Demina
Kazan
ЦЕЛЬ. Определение количественных характеристик выбросов оксидов азота при сжигании газовых смесей, содержащих водород, монооксид углерода и метан.РЕЗУЛЬТАТЫ. Рассматривалось нескольких типов газов различных химических составов и количественного содержания компонентов: CH4; CO; H2; 7 типов синтез-газа с разным содержанием CH4, CO, H2, CO2, N2. Такие типы синтез-газа имели низкие, средние и высокие значения теплоты сгорания. При выполнении численных исследований параметров и состава продуктов сгорания использовался подход, основанный на химически равновесном состоянии многокомпонентной реагирующей смеси при минимальном значении изобарно-изотермического потенциала. Получены значения основных параметров продуктов сгорания и оценки выбросов оксидов азота при различном соотношении исходных компонентов в газовой смеси и различных значениях коэффициента избытка воздуха. Значения относительных показателей расхода продуктов сгорания достаточно сильно коррелируют со значениями относительных показателей выбросов оксидов азота.ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Получены численные оценки взаимосвязи между теплотой сгорания генераторных газов, расходными характеристиками продуктов сгорания, определяемыми составом исходной газовой смеси, и выбросами оксидов азота. Количественный показатель Wпс, определяемый отношением массовых расходов продуктов сгорания базового топлива и альтернативного генераторного газа, при условии одинаковой тепловой мощности энергоустановки, дает возможность предварительной сравнительной оценки ожидаемого уровня выбросов NOx . При значениях Wпс ≈ 1 уровень выбросов NOx у сравниваемых топливных композиций примерно одинаковый. Соответственно, при значениях этого показателя больше или меньше единицы уровни выбросов оксидов азота при сжигании альтернативного генераторного газа выше или ниже, чем при сжигании базового топлива. Практическое использование показателя Wпс наиболее эффективно на стадиях разработки и проектирования новых энергоустановок, включая оптимизацию планирования вычислительных и натурных экспериментов, а также при переводе эксплуатируемых энергоустановок на альтернативное газовое топливо.
PURPOSE. Determination of quantitative characteristics of nitrogen oxide emissions during combustion of gas mixtures containing hydrogen, carbon monoxide and methane.RESULTS. Several types of gases with different chemical compositions and quantitative content of components were considered: CH4; CO; H2; 7 types of synthesis gas with different content of CH4, CO, H2, CO2, N2. These types of synthesis gas had low, medium and high values of heat of combustion. When performing numerical studies of the parameters and composition of combustion products, an approach based on the chemical equilibrium state of a multicomponent reacting mixture at a minimum value of isobaric-isothermal potential was used. The values of the main parameters of combustion products and estimates of nitrogen oxide emissions were obtained at different ratios of the initial components in the gas mixture and different values of the excess air coefficient. The values of the relative indicators of combustion product consumption correlate quite strongly with the values of the relative indicators of nitrogen oxide emissions.CONCLUSION. Numerical estimates of the relationship between the combustion heat of generator gases, the flow characteristics of the combustion products determined by the composition of the initial gas mixture, and nitrogen oxide emissions are obtained. The quantitative indicator Wps, determined by the ratio of the mass flow rates of the combustion products of the base fuel and alternative generator gas, under the condition of the same thermal power of the power plant, makes it possible to preliminary compare the expected level of NOx emissions. At Wps ≈ 1, the level of NOx emissions for the compared fuel compositions is approximately the same. Accordingly, at values of this indicator greater or less than one, the levels of nitrogen oxide emissions during combustion of the alternative generator gas are higher or lower than during combustion of the base fuel. The practical use of the Wps indicator is most effective at the stages of development and design of new power plants, including optimization of planning of computational and full-scale experiments, as well as during the transfer of operating power plants to alternative gas fuel.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.