Reducerea emisiilor de partricule solide ale cazanelor de abur - geneza emisiilor de particule solide

1. geneza emisiilor de particule solide

pentru gazele rezultate din arderea combustibililor gazosi si lichizi continutul de particule solide este aproape neglijabil, daca arderea se produce in conditii corespunzatoare. In cazul arderii carbunelui, gazele contin cantitati importante de particule solide. In figura 3.1 s-a reprezentat schematic traseul cenusii intr-un cazan de abur cu arderea carbunelui pe gratar (a), respectiv cu ardere in stare pulverizata (b).

Se observa ca in cazul utilizarii procedeului de ardere a carbunelui in stare pulverizata, care predomina azi, gazele de ardere contin la iesirea din cazanul de abur circa 80% din cenusa carbunelui, sub forma de cenusa zburatoare. Separarea unei cantitati mai mari de cenusa in focar nu este posibila deoarece pentru aceasta ar trebui reduse fie viteza gazelor, fie finetea de macinare a carbunelui, cand procentul de nearse se mareste.

Emisia de particule solide la arderea carbunelui are trei surse mari:

materialul necombustibil continut in carbune (cenusa ca material mineral);

materialul combustibil care nu a ars datorita prezentei locale substoechiometrice a oxigenului;

produsi ai combustiei partiale (reziduu carbonos) datorate efectelor de stingere sau racire a flacarii;

Un model al formarii particulelor, prafului si aerosolilor, la arderea carbunelui este prezentat in figura 3. Particulele mari sunt formate prin fragmentare si ardere partiala a particulelor initiale de carbune. De asemenea particulele fine (praful) pot fi formate prin fragmentare. Prin vaporizarea cenusei se formeaza aerosoli. Acestia la randul lor, prin condensare si nucleatie pot forma praful.

a)      Arderea carbunelui pe gratar.

b)      Arderea carbunelui in stare pulverizata

Fig. 3.1. Schema traseului cenusii in cazanul de abur.

Emisiile de particule ale cazanelor de abur cu ardere in strat fluidizat se situeaza aproximativ la acelasi nivel ca si la cazanele clasice. Trebuie deosebite emisiile din stratul fluidizat stationar de cele din stratul fluidizat circulant. Emisiile din orice strat fluidizat se deosebesc de cele dintr-un focar cu flacara atat prin compozitie (datorita adaugarii sorbentului) cat si prin structura, pentru ca particulele nu au trecut prin temperaturi ridicate. Gazele de ardere care parasesc camera de ardere au o concentratie ridicata de material solid, circa 10 kg/m³_N, format din combustibil antrenat ((40-50)% din combustibilul introdus) si cenusa ((20-60)% din cenusa introdusa odata cu combustibilul). Aceasta necesita amplasarea dupa focar a unor trepte de separare cu cicloane, din care o mare parte este recirculata in focar (fig. 3.3).

Arderea combustibililor lichizi, in special a pacurii cu sulf, se face cu excese de aer foarte apropiate de valoarea stoechiometrica cu scopul reducerii coroziunii de joasa temperatura. Reducerea excesului de aer favorizeaza, insa, cresterea pierderilor prin nearse, adica formarea funinginii si a cocsului zburator. Formarea acestora este direct influentata de raportul masic dintre carbon si hidrogen si de prezenta asfaltului in combustibil.

Funinginea se mai poate forma si ca urmare a intreruperii procesului de oxidare cand flacara atinge portiunile mai reci ale camerei de ardere.

Fig. 3. Geneza particulelor solide la arderea carbunelui.

Fig. 3.3. Schema traseului cenusii la arderea carbunelui in strat fluidizat.