Построение монооксидоуглеродной модели для расчета содержания бенз(а)пирена в уходящих газах пылеугольных котлов

Аннотация

Представлена расчетная методика определения содержания бенз(а)пирена в продуктах сгорания пылеугольных котлов на основе монооксидоуглеродной модели. Повышение интенсивности смесеобразования и выгорания топлива способствует сокращению выхода всей группы полициклических ароматических углеводородов, в том числе бенз(а)пирена. Наладка малоэмиссионных режимов работы котла возможна лишь при наличии достоверных методов определения его концентрации в дымовых газах. Несмотря на низкий уровень массового выброса бенз(а)пирена следует учитывать его вклад в общую токсичность. При горении угольного топлива влияние степени метаморфизма топлива на общий выход продуктов недожога оказывается более весомым, чем при сжигании природного газа или мазута. Температура в зоне активного горения является интегральным показателем процесса горения и влияет на интенсивность и механизм образования полициклических ароматических углеводородов в продуктах сгорания. Так как наряду с концентрацией монооксида углерода содержание бенз(а)пирена в продуктах сгорания является показателем, характеризующим химическую неполноту сгорания углеводородного топлива. Монооксид углерода косвенно характеризует содержание бенз(а)пирена в уходящих газах. В работе показано, что образование трехатомных газов в топочной камере пылеугольного котла приводит к повышению содержания монооксида углерода в продуктах сгорания и созданию благоприятных условий для интенсивной генерации бенз(а)пирена. Учет исходного рабочего состава топлива позволяет более достоверно оценивать его содержание в уходящих газах твердотопливных котлов. Выявлено, что степень процесса конверсии группы полиароматических углеводородов, включая бенз(а)пирен, при горении угольного топлива в рассматриваемом случае незначительна, поскольку концентрация бенз(а)пирен изменяется в достаточно узком диапазоне. В данных условиях содержание монооксида углерода варьируется в широком интервале значений. Численный анализ полученных результатов показал, что в случае использования расчетных зависимостей для определения концентрации бенз(а)пирена в продуктах сгорания преобладающий вклад в оценку вносят механизм и начальные параметры образования и роста зародышей сажистых частиц и бенз(а)пирена в рассматриваемом диапазоне значений монооксида углерода. Установлено, что более слабое воздействие оказывают режимные параметры горения, при этом необходимо отметить важную роль уровня концентрации кислорода в начальный и конечный моменты сжигания пылеугольной смеси. В начале процесса горения кислород участвует в формировании топливовоздушной смеси, а при завершении способствует дожиганию продуктов неполного сгорания. Выявлено, что наибольшая степень конверсии по- лициклических ароматических соединений в рассматриваемом случае соответствует минимальному содержанию бенз(а)пирена или максимальной концентрации монооксида углерода в продуктах сгорания.