к вопросу об образовании оксидов азота при производстве кокса

НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
УДК 662.741:662.613.4
А. Л. Фидчунов
Укранский государственный научно-исследовательский углехимический институт
(УХИН), г. Харьков
К ВОПРОСУ ОБ ОБРАЗОВАНИИ ОКСИДОВ АЗОТА
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОКСА
Раскрыты основные направления образования оксидов азота при производстве кокса.
Показано, что поиск путей снижение их образования следует проводить с таким подбором
параметров коксования, которые содействуют стабилизации качества производимого кокса
и снижения энергетических затрат.
Ключевые слова: кокс, оксиды азота, обогрев печи, отопительная система
Розкриті основні напрями утворення оксидів азоту при виробництві коксу. Показано,
що пошук напрямів зниження їх утворення слід проводити з таким підбором параметрів
коксування, які сприяють стабілізації якості вироблюваного коксу і зниження енергетичних
витрат.
Ключові слова: кокс, оксиди азоту, обігрів печі, опалювальна система
Введение
Коксовая батарея является топливопотребляющим агрегатом, основное назначение
которого – производство кокса. Одним из условий обеспечения производства кокса с
показателями качества необходимыми потребителю, является создание равномерного прогрева
по всей длине и высоте коксуемой загрузки.
Коксовая батарея является топливопотребляющим агрегатом, требующим существенного
замедления процесса сгорания отопительного газа и удлинения факела горения. Решению
этой задачи подчинена вся конструкция отопительной системы, обеспечивающая:
ламинарный характер движения газов в отопительных каналах; подачу газа и воздуха в эти
каналы максимально удаленными друг от друга параллельными потоками; рециркуляцию в
отопительные каналы, работающие на горение, продуктов сгорания из смежных отопительных
каналов.
Ламинарный режим движения в отопительном канале газа и воздуха обеспечивает
постепенное их смешение и горение (главным образом за счет молекулярной диффузии),
что способствует удлинению факела горения и повышению равномерности обогрева по
высоте печи. В тоже время, воспламенение газа, подаваемого на обогрев, происходит на
некотором расстоянии от выхода из горелки, в этой же зоне осуществляется подмешивание
рециркулирующих продуктов горения, обеспечивающее замедление процесса смешения газа с
воздухом и удлинение факела. При сгорании газа, в отопительной системе коксовых батарей,
неизбежно происходит образование загрязняющих веществ, в частности, оксидов азота (NOx)
[1].
Основная часть
Оксиды азота, образующиеся в отопительной системе, занимают особое положение в ряду
загрязняющих веществ [2], поскольку на механизм их образования оказывают влияние основные
технологические факторы процесса коксования – температура и избыток воздуха идущего на
обогрев, гидравлический режим в отопительной системе и в камере коксования. В отличие
от оксидов азота, величины выбросов диоксида серы, оксида углерода и сажи, практически
не зависят от режима коксования, а определяются характеристиками отопительного газа и
герметичностью греющих стенок простенков. Оксиды азота относятся к 3 классу опасности.
В 80 годах прошлого столетия считалось, что при удовлетворительной работе коксовой
батареи уровень выбросов загрязняющих веществ, в частности, оксидов азота должен быть на
уровне 1200 мг/м3 (при 5 % содержании О2 в продуктах горения) [3].
68
№2 (84) 2011 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
ȼ ɧɚɫɬɨɹɳɟɟ ɜɪɟɦɹ ɫɬɚɧɞɚɪɬ ȿɋ ɪɟɝɥɚɦɟɧɬɢɪɭɟɬ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɟ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ ɫɛɪɨɫɟ ɧɚ
ɞɵɦɨɜɭɸ ɬɪɭɛɭ ɧɟ ɛɨɥɟɟ 650 ɦɝ/ɦ3 ɩɪɢ Ɉ2 = 0 (500 ɦɝ/ɦ3 ɩɪɢ 5 % ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɢ Ɉ2) [4].
ɉɪɢɪɨɞɨɨɯɪɚɧɧɨɟ ɡɚɤɨɧɨɞɚɬɟɥɶɫɬɜɨ ɍɤɪɚɢɧɵ ɩɪɟɞɭɫɦɚɬɪɢɜɚɟɬ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɸ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ
ɜ ɫɛɪɨɫɟ ɧɚ ɞɵɦɨɜɭɸ ɬɪɭɛɭ ɧɟ ɛɨɥɟɟ 750 ɦɝ/ɦ3 ɩɪɢ 5 % ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɢ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ [5]. Ⱦɚɧɧɵɣ
ɧɨɪɦɚɬɢɜ ɞɟɣɫɬɜɭɟɬ ɞɨ 31.12.2014 ɝ. Ⱥ ɫ 0.01.2015 ɝ NO = 500 ɦɝ/ɦ3 ɩɪɢ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɢ Ɉ2 = 5
%, ɱɬɨ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɟɬ ɬɪɟɛɨɜɚɧɢɹɦ ɡɚɤɨɧɨɞɚɬɟɥɶɫɬɜɚ ȿɋ. Ⱦɥɹ ɞɨɫɬɢɠɟɧɢɹ ɬɚɤɢɯ ɠɟɫɬɤɢɯ
ɬɪɟɛɨɜɚɧɢɣ ɩɨ ɜɵɛɪɨɫɚɦ NOx ɜ Ƚɟɪɦɚɧɢɢ ɛɵɥɚ ɩɪɨɜɟɞɟɧɚ ɪɟɤɨɧɫɬɪɭɤɰɢɹ ɢɥɢ ɫɬɪɨɢɬɟɥɶɫɬɜɨ
ɧɨɜɵɯ ɤɨɤɫɨɜɵɯ ɛɚɬɚɪɟɣ ɫ ɨɛɹɡɚɬɟɥɶɧɵɦ ɜɧɟɞɪɟɧɢɟɦ ɧɚ ɧɢɯ ɫɩɨɫɨɛɚ ɫɠɢɝɚɧɢɢ
ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ ɜ 2 ɫɬɭɩɟɧɢ ɫ ɪɟɰɢɪɤɭɥɹɰɢɟɣ ɩɪɨɞɭɤɬɨɜ ɫɝɨɪɚɧɢɹ (ɩɟɱɢ
ɫɢɫɬɟɦɵ «Ʉɨɦɛɢɮɥɟɣɦ» [6]) ɜ ɤɨɦɩɥɟɤɫɟ ɫ ɫɢɫɬɟɦɨɣ ɪɟɝɭɥɢɪɨɜɚɧɢɹ ɞɚɜɥɟɧɢɹ ɜ
ɤɚɦɟɪɟ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ PROven (Pressure Regulation Oven System) [7].
ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ ɪɟɚɥɢɡɚɰɢɹ ɬɚɤɨɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ ɧɚ ɤɨɤɫɨɜɵɯ ɛɚɬɚɪɟɹɯ ɍɤɪɚɢɧɵ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ
ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɟɧɚ ɬɨɥɶɤɨ ɜ ɧɨɜɨɦ ɫɬɪɨɢɬɟɥɶɫɬɜɟ, ɪɚɡɪɚɛɨɬɤɚ ɪɚɰɢɨɧɚɥɶɧɵɯ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɩɪɨɰɟɫɫɚ
ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ, ɩɨɡɜɨɥɹɸɳɢɯ ɫɧɢɠɚɬɶ ɜɵɛɪɨɫɵ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɢɡ ɞɵɦɨɜɵɯ ɬɪɭɛ ɤɨɤɫɨɜɵɯ
ɛɚɬɚɪɟɣ, ɛɟɡ ɫɧɢɠɟɧɢɹ ɤɚɱɟɫɬɜɟɧɧɵɯ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɦɨɝɨ ɤɨɤɫɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ
ɚɤɬɭɚɥɶɧɨɣ.
Ɇɟɯɚɧɢɡɦ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ NOX
ɋɨɜɪɟɦɟɧɧɵɟ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɟɧɢɹ ɨ ɦɟɯɚɧɢɡɦɚɯ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ (NOx) ɩɪɢ
ɫɠɢɝɚɧɢɢ ɭɝɥɟɜɨɞɨɪɨɞɧɨɝɨ ɬɨɩɥɢɜɚ ɢɡɥɨɠɟɧɵ ɜ ɪɚɛɨɬɚɯ [8–11]. ɉɨ ɫɩɨɫɨɛɭ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ
ɪɚɡɥɢɱɚɸɬ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɣ, ɛɵɫɬɪɵɣ ɢ ɬɨɩɥɢɜɧɵɣ ɦɟɯɚɧɢɡɦɵ.
Ɍɟɪɦɢɱɟɫɤɢɣ ɦɟɯɚɧɢɡɦ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ NOx ɢɡ ɦɨɥɟɤɭɥɹɪɧɨɝɨ ɚɡɨɬɚ ɪɚɡɪɚɛɨɬɚɧ ə. Ȼ.
Ɂɟɥɶɞɨɜɢɱɟɦ [12], ɮɨɪɦɚɥɶɧɨ ɨɩɢɫɵɜɚɟɬɫɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ:
N2 + O2
2NO – 180, ɤȾɠ/ɦɨɥɶ.
Ȼɨɥɶɲɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɷɧɟɪɝɢɢ ɚɤɬɢɜɚɰɢɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ NO ɩɪɟɞɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬ ɨɱɟɧɶ ɫɢɥɶɧɭɸ
ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ NO ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ, ɜ ɫɜɹɡɢ ɫ ɱɟɦ, ɷɬɢ ɨɤɫɢɞɵ ɚɡɨɬɚ
ɧɚɡɵɜɚɸɬ «ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɦɢ».
Ɏɚɤɬ ɧɚɥɢɱɢɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ ɧɚɱɚɥɟ ɡɨɧɵ ɝɨɪɟɧɢɹ ɥɚɦɢɧɚɪɧɨɝɨ ɩɥɚɦɟɧɢ
ɨɩɢɫɚɧ ɜ ɪɚɛɨɬɚɯ [12]. Ɉɛɧɚɪɭɠɟɧɢɟ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɧɚ ɧɚɱɚɥɶɧɨɦ ɭɱɚɫɬɤɟ ɮɚɤɟɥɚ
ɫɜɢɞɟɬɟɥɶɫɬɜɨɜɚɥɨ ɨ ɦɚɥɨɦ ɜɪɟɦɟɧɢ ɢɯ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ, ɜ ɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɷɬɨɝɨ, ɨɧɢ ɢ ɛɵɥɢ
ɧɚɡɜɚɧɵ ɋ. Ɏɟɧɢɦɨɪɨɦ [12] ɛɵɫɬɪɵɦɢ ɨɤɫɢɞɚɦɢ ɚɡɨɬɚ. Ɇɟɯɚɧɢɡɦ ɢɯ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ
ɨɛɴɹɫɧɹɟɬɫɹ ɫɜɹɡɵɜɚɧɢɟɦ ɦɨɥɟɤɭɥ ɚɡɨɬɚ ɪɚɞɢɤɚɥɚɦɢ :ɋ:, :ɋɇ· ɢ :ɋɇ 2 ɜ ɪɟɚɤɰɢɹɯ ɫ
ɨɱɟɧɶ ɦɚɥɵɦɢ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɦɢ ɡɚɬɪɚɬɚɦɢ:
2ɋ + N 2
CH + N 2
CH 2 + ½N 2
2CN – 16,72 ɤȾɠ/ɦɨɥɶ
HCN + N – 8,38 ɤȾɠ/ɦɨɥɶ
HC + NH – 37,6 ɤȾɠ/ɦɨɥɶ
ɂɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɹɦɢ [13, 14] ɛɵɥɚ ɭɫɬɚɧɨɜɥɟɧɚ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɳɚɹ ɪɨɥɶ, ɜ ɨɤɢɫɥɟɧɢɢ N2 ɞɨ NO
ɜ ɡɨɧɟ ɝɨɪɟɧɢɹ ɥɚɦɢɧɚɪɧɨɝɨ ɩɥɚɦɟɧɢ ɭɝɥɟɜɨɞɨɪɨɞɧɨɝɨ ɬɨɩɥɢɜɚ, ɪɚɞɢɤɚɥɨɜ :ɋɇ· ɢ :ɋɇ2
ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɨ ɨɬ ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɢɡɛɵɬɤɚ ɜɨɡɞɭɯɚ.
Ɍɚɤɠɟ, ɚɡɨɬɫɨɞɟɪɠɚɳɢɟ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɢɟ ɬɨɩɥɢɜ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɢɫɬɨɱɧɢɤɨɦ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ
ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ, ɩɨɫɬɭɩɚɸɳɢɯ ɫ ɩɪɨɞɭɤɬɚɦɢ ɝɨɪɟɧɢɹ ɜ ɚɬɦɨɫɮɟɪɭ, ɜ ɫɜɹɡɢ ɫ ɱɟɦ, ɨɧɢ ɩɨɥɭɱɢɥɢ
ɧɚɡɜɚɧɢɟ ɬɨɩɥɢɜɧɵɟ.
Ɍɨɩɥɢɜɧɵɟ ɨɤɫɢɞɵ ɚɡɨɬɚ ɨɛɪɚɡɭɸɬɫɹ ɢɡ ɚɡɨɬɫɨɞɟɪɠɚɳɢɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ ɬɨɩɥɢɜɚ ɭɠɟ ɩɪɢ
ɩɪɨɞɭɜɚɧɢɢ ɟɝɨ ɝɨɪɹɱɢɦ ɜɨɡɞɭɯɨɦ ɫ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɨɣ 700-800 ɨɋ. Ɍɚɤ, ɫɨɝɥɚɫɧɨ ɋ.ɉ. Ɍɢɬɨɜɭ [15]
ɜɵɯɨɞ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ, ɭɠɟ ɧɚ ɧɚɱɚɥɶɧɨɦ ɭɱɚɫɬɤɟ ɮɚɤɟɥɚ ɝɨɪɟɧɢɹ, ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɡɭɸɳɟɝɨɫɹ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɨɣ 800 ɨɋ, ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ 4 % ɨɬ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨ ɜɨɡɦɨɠɧɨɝɨ ɩɨ ɛɚɥɚɧɫɭ ɚɡɨɬɚ ɜ
ɬɨɩɥɢɜɟ. Ɉɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɵɯ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɩɪɢ ɫɪɚɜɧɢɬɟɥɶɧɨ ɧɢɡɤɨɣ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ ɜ [15] ɨɛɴɹɫɧɹɟɬɫɹ ɦɟɧɶɲɢɦɢ ɡɚɬɪɚɬɚɦɢ ɷɧɟɪɝɢɢ ɧɚ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɟ ɚɡɨɬɚ,
ɜɯɨɞɹɳɟɝɨ ɜ ɩɢɪɢɞɢɧ, ɯɢɧɨɥɢɧ, ɚɦɦɢɚɤ, ɰɢɚɧɢɫɬɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɢ ɞɪ. ɧɚ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ NO, ɱɟɦ ɧɚ
ɪɚɫɳɟɩɥɟɧɢɟ ɦɨɥɟɤɭɥɵ N2 ɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ NO ɩɨ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɨɦɭ ɦɟɯɚɧɢɡɦɭ.
№2 (84) 2011 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
69
НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
ɂɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɟ ɤɢɧɟɬɢɤɢ [12] ɨɤɢɫɥɟɧɢɹ ɫɜɹɡɚɧɧɨɝɨ ɚɡɨɬɚ ɜ ɜɢɞɟ ɩɢɪɢɞɢɧɚ, ɚɦɦɢɚɤɚ ɢ
ɦɟɬɢɥɚɦɢɧɚ, ɩɪɢ ɝɨɪɟɧɢɢ ɝɚɡɨɜ, ɩɨɡɜɨɥɢɥɨ ɩɨɥɭɱɢɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ NO:
CNOɪɚɜɧ
CNO
1 e
ɋNOCNOɪɚɜɧ
2ɋNO
(1)
ɝɞɟ
ɋ NO – ɜɵɯɨɞ ɨɤɫɢɞɚ ɚɡɨɬɚ ɩɪɢ ɨɤɢɫɥɟɧɢɢ ɜ NO ɜɫɟɝɨ ɫɜɹɡɚɧɧɨɝɨ ɚɡɨɬɚ
ɬɨɩɥɢɜɚ;
ɋ NOɪɚɜɧ – ɪɚɜɧɨɜɟɫɧɵɣ ɜɵɯɨɞ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ.
ɂɡ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (1) ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɩɪɢ ɛɨɥɶɲɟɣ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ ɫɜɹɡɚɧɧɨɝɨ ɚɡɨɬɚ ɜ ɬɨɩɥɢɜɟ
ɜɟɥɢɱɢɧɚ ɋNO ɛɭɞɟɬ ɪɚɫɬɢ ɞɨ ɬɟɯ ɩɨɪ, ɩɨɤɚ ɧɟ ɛɭɞɟɬ ɞɨɫɬɢɝɧɭɬ ɪɚɜɧɨɜɟɫɧɵɣ ɜɵɯɨɞ ɨɤɫɢɞɨɜ
ɚɡɨɬɚ, ɢ ɞɨɥɹ ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɜ NO ɬɨɩɥɢɜɧɨɝɨ ɚɡɨɬɚ ɛɭɞɟɬ ɬɟɦ ɜɵɲɟ, ɱɟɦ ɦɟɧɶɲɟ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɟ ɚɡɨɬɚ
ɜ ɬɨɩɥɢɜɟ.
Ɏɚɤɬɨɪɵ, ɜɥɢɹɸɳɢɟ ɧɚ ɩɪɨɰɟɫɫ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ NOX
ɉɪɢ ɩɪɨɢɡɜɨɞɫɬɜɟ ɤɨɤɫɚ, ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ, ɨɛɪɚɡɭɸɳɢɯɫɹ ɜ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɣ
ɫɢɫɬɟɦɟ, ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɜɥɢɹɧɢɟɦ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨ ɢɡɦɟɧɹɸɳɢɯɫɹ ɭɫɥɨɜɢɣ, ɨɛɭɫɥɨɜɥɟɧɧɵɯ
ɩɟɪɢɨɞɢɱɧɨɫɬɶɸ ɩɪɨɰɟɫɫɨɜ, ɢɞɭɳɢɯ ɤɚɤ ɜ ɤɚɦɟɪɟ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ, ɬɟɤ ɢ ɜ ɫɚɦɨɣ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɣ
ɫɢɫɬɟɦɟ ɤɨɤɫɨɜɨɣ ɛɚɬɚɪɟɢ.
ȼ ɩɟɪɜɭɸ ɨɱɟɪɟɞɶ, ɧɚ ɩɪɨɰɟɫɫ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ NO x ɜɥɢɹɟɬ ɫɩɨɫɨɛ ɨɪɝɚɧɢɡɚɰɢɢ ɝɨɪɟɧɢɹ
ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɜ ɨɛɨɝɪɟɜɚɬɟɥɶɧɨɦ ɩɪɨɫɬɟɧɤɟ ɩɪɢ ɩɪɨɜɟɞɟɧɢɢ ɨɛɨɝɪɟɜɚ ɤɨɤɫɨɜɵɯ ɩɟɱɟɣ.
Ʉɚɤ ɨɬɦɟɱɚɥɨɫɶ ɜɵɲɟ, ɤɨɤɫɨɜɚɹ ɛɚɬɚɪɟɹ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɬɨɩɥɢɜɨɩɨɬɪɟɛɥɹɸɳɢɦ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɨɦ,
ɬɪɟɛɭɸɳɢɦ ɡɚɦɟɞɥɟɧɢɹ ɩɪɨɰɟɫɫɚ ɫɝɨɪɚɧɢɹ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɞɥɹ ɨɛɟɫɩɟɱɟɧɢɹ
ɪɚɜɧɨɦɟɪɧɨɝɨ ɨɛɨɝɪɟɜɚ ɤɨɤɫɭɟɦɨɣ ɡɚɝɪɭɡɤɢ. ɉɨɷɬɨɦɭ, ɜ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɦ ɤɚɧɚɥɟ
ɩɟɪɟɦɟɲɢɜɚɧɢɟ ɝɚɡɚ ɫ ɜɨɡɞɭɯɨɦ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɟɬɫɹ ɩɭɬɟɦ ɦɨɥɟɤɭɥɹɪɧɨɣ ɞɢɮɮɭɡɢɢ ɩɪɢ
ɥɚɦɢɧɚɪɧɵɯ ɫɤɨɪɨɫɬɹɯ ɬɟɱɟɧɢɹ ɩɨɬɨɤɨɜ ɝɚɡɚ ɢ ɜɨɡɞɭɯɚ [16].
ȼɨɡɞɭɯ, ɩɨɫɥɟ ɩɪɨɯɨɠɞɟɧɢɹ ɱɟɪɟɡ ɡɨɧɭ ɪɟɝɟɧɟɪɚɬɨɪɨɜ, ɩɨɩɚɞɚɹ ɜ ɩɪɨɫɬɟɧɨɤ ɢɦɟɟɬ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɭ ~ 1000 ɨɋ [17]. Ɉɱɟɜɢɞɧɨ, ɜɧɭɬɪɢ ɜɟɪɬɢɤɚɥɚ ɬɪɟɛɭɟɬɫɹ ɦɚɥɨ ɜɪɟɦɟɧɢ ɧɚ ɧɚɝɪɟɜ
ɝɨɪɸɱɢɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɜɨɫɩɥɚɦɟɧɟɧɢɹ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ
ɝɚɡɚ ~ 650 ɨɋ [18]. ɉɨɫɥɟɞɧɟɟ ɜɥɢɹɟɬ ɧɚ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɝɨɪɟɧɢɹ, ɤɨɬɨɪɚɹ ɡɚɜɢɫɢɬ, ɝɥɚɜɧɵɦ ɨɛɪɚɡɨɦ
ɨɬ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ ɨɤɢɫɥɢɬɟɥɹ (ɤɢɫɥɨɪɨɞ ɜɨɡɞɭɯɚ).
Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɝɨɪɟɧɢɹ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɜ ɩɪɨɫɬɟɧɤɟ, ɚ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ
ɞɥɢɧɚ ɮɚɤɟɥɚ ɢ ɬɟɦɩ ɞɨɫɬɢɠɟɧɢɹ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɵɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪ ɩɥɚɦɟɧɢ (ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɣ
ɝɪɚɞɢɟɧɬ) ɡɚɜɢɫɹɬ ɨɬ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɢɡɛɵɬɤɚ ɜɨɡɞɭɯɚ Į ɩɨɞɚɜɚɟɦɨɝɨ ɧɚ ɨɛɨɝɪɟɜ ɢ ɨɬ ɫɬɟɩɟɧɢ
ɪɟɰɢɪɤɭɥɹɰɢɢ ɩɪɨɞɭɤɬɨɜ ɝɨɪɟɧɢɹ, ɩɨɞɦɟɲɢɜɚɟɦɵɯ ɤ ɨɫɧɨɜɚɧɢɸ ɝɚɡɨɜɨɝɨ ɩɨɬɨɤɚ.
Ɉɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ «ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ» ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɫɪɚɡɭ ɩɨɫɥɟ ɨɤɨɧɱɚɧɢɹ
ɪɚɫɯɨɞɨɜɚɧɢɹ ɝɨɪɸɱɢɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɩɪɨɦɟɠɭɬɨɱɧɵɯ
ɩɪɨɞɭɤɬɨɜ ɫɝɨɪɚɧɢɹ (ɋɈ ɢ ɇ2) [8]. Ɉɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ «ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ» NOx ɜ ɥɚɦɢɧɚɪɧɨɦ
ɞɢɮɮɭɡɢɨɧɧɨɦ ɮɚɤɟɥɟ ɥɨɤɚɥɢɡɨɜɚɧɨ ɜ ɨɫɧɨɜɧɨɦ ɫɧɚɪɭɠɢ ɨɛɨɥɨɱɤɢ ɩɥɚɦɟɧɢ1. Ɍɚɤɠɟ, ɜ
ɪɚɛɨɬɚɯ [20] ɭɫɬɚɧɨɜɥɟɧ ɮɚɤɬ ɜɥɢɹɧɢɹ ɧɚ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ
ɬɟɦɩɚ ɨɯɥɚɠɞɟɧɢɹ ɜ ɡɨɧɟ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɵɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪ.
ɍɜɟɥɢɱɟɧɢɟ ɫɬɟɩɟɧɢ ɪɟɰɢɪɤɭɥɹɰɢɢ ɩɪɨɞɭɤɬɨɜ ɝɨɪɟɧɢɹ ɤ ɨɫɧɨɜɚɧɢɸ ɝɚɡɨɜɨɝɨ ɩɨɬɨɤɚ
ɨɛɟɫɩɟɱɢɜɚɟɬ ɫɧɢɠɟɧɢɟ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɝɨɪɟɧɢɹ (ɢɥɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɮɚɤɟɥɚ) ɢ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ
ɨɤɢɫɥɢɬɟɥɹ ɜ ɡɨɧɟ ɝɨɪɟɧɢɹ, ɱɬɨ ɫɨɡɞɚɟɬ ɭɫɥɨɜɢɹ, ɡɚɦɟɞɥɹɸɳɢɟ ɩɪɨɬɟɤɚɧɢɟ ɪɟɚɤɰɢɢ
ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ.
ȼ ɨɛɨɝɪɟɜɚɬɟɥɶɧɨɦ ɩɪɨɫɬɟɧɤɟ ɤɨɤɫɨɜɨɣ ɩɟɱɢ ɧɚ ɩɪɨɰɟɫɫ ɝɨɪɟɧɢɹ ɫɬɪɨɝɨ
ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɝɨ ɢ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɝɨ ɜɨ ɜɪɟɦɟɧɢ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɧɟɢɡɦɟɧɧɨɝɨ
Ɋɟɚɤɰɢɹ ½N2 + ½O2 ļ NO ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɡɭɟɬɫɹ ɦɚɥɵɦɢ ɡɧɚɱɟɧɢɹɦɢ ɫɬɟɩɟɧɢ
ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹ [19], ɢ ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɚɡɨɬɚ ɜ ɪɟɚɤɰɢɨɧɧɨɣ ɫɦɟɫɢ ɜɫɟɝɞɚ ɛɨɥɶɲɟ ɱɟɦ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ,
ɩɪɚɜɢɥɶɧɨ ɨɰɟɧɢɜɚɬɶ ɫɬɟɩɟɧɶ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹ ɩɨ ɨɫɬɚɬɨɱɧɨɦɭ ɤɢɫɥɨɪɨɞɭ ɜ ɫɦɟɫɢ, ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ
ɪɚɫɯɨɞɨɜɚɧɢɹ ɟɝɨ ɜ ɩɟɪɜɭɸ ɨɱɟɪɟɞɶ ɧɚ ɪɟɚɤɰɢɢ ɫ ɝɨɪɸɱɢɦɢ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɚɦɢ ɩɨɞɚɜɚɟɦɨɝɨ ɝɚɡɚ,
ɢɦɟɸɳɢɦɢ ɛɨɥɶɲɭɸ ɪɟɚɤɰɢɨɧɧɭɸ ɫɩɨɫɨɛɧɨɫɬɶ, ɱɟɦ ɚɬɨɦɚɪɧɵɣ ɚɡɨɬ.
1
70
№2 (84) 2011 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
ɫɨɫɬɚɜɚ, ɨɤɚɡɵɜɚɸɬ ɜɥɢɹɧɢɟ ɩɟɪɟɬɨɤɢ (ɩɪɨɫɨɫɵ) ɜ ɩɪɨɫɬɟɧɤɢ ɫɵɪɨɝɨ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ ɢɡ
ɤɚɦɟɪɵ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ.
Ʉɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɷɬɢɯ ɩɟɪɟɬɨɤɨɜ, ɭɦɟɧɶɲɚɸɳɟɟɫɹ ɨɬ ɦɚɤɫɢɦɭɦɚ ɧɚ ɩɟɪɜɨɦ ɱɚɫɭ ɞɨ ɧɭɥɹ ɤ
ɤɨɧɰɭ ɩɟɪɢɨɞɚ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ [21], ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɩɪɢɱɢɧɨɣ, ɨɛɟɫɩɟɱɢɜɚɸɳɟɣ ɦɨɧɨɬɨɧɧɨɟ
ɧɟɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨɟ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟ ɜɟɥɢɱɢɧɵ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɢɡɛɵɬɤɚ ɜɨɡɞɭɯɚ Į ɤ ɤɨɧɰɭ ɩɟɪɢɨɞɚ
ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ ɨɬ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɧɚ ɩɟɪɜɨɦ ɱɚɫɭ ɩɨɫɥɟ ɡɚɝɪɭɡɤɢ ɩɟɱɢ ɲɢɯɬɨɣ. ɉɪɢ ɷɬɨɦ, ɱɟɦ ɦɟɧɶɲɟ
ɝɚɡɨɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ɝɪɟɸɳɢɯ ɫɬɟɧɨɤ, ɬɟɦ ɛɨɥɶɲɟ ɩɟɪɟɬɨɤɢ ɜ ɩɪɨɫɬɟɧɨɤ ɫɵɪɨɝɨ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ ɢ
ɦɟɧɶɲɟ Į, ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɜ ɞɵɦɨɜɵɯ ɝɚɡɚɯ ɫɨɞɟɪɠɚɬɫɹ CmHn, ɋɈ, ɇ2 ɢ ɤɚɥɨɪɢɣɧɨɫɬɶ ɢɯ ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ
50-60 ɤɤɚɥ/ɦ3.
Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɹɟɬɫɹ ɰɟɥɟɫɨɨɛɪɚɡɧɵɦ ɤɨɦɩɥɟɤɫɧɨɟ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɜɥɢɹɧɢɹ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɢɡɛɵɬɤɚ ɜɨɡɞɭɯɚ Į ɜ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɵɯ ɤɚɧɚɥɚɯ ɧɚ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɟ
ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ ɩɪɨɞɭɤɬɚɯ ɝɨɪɟɧɢɹ, ɤɨɬɨɪɨɟ ɞɨɥɠɧɨ ɜɤɥɸɱɚɬɶ ɜ ɫɟɛɹ ɬɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢ
ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɵɣ ɪɟɫɭɪɫ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɢ ɟɝɨ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɩɪɢ
ɫɨɜɨɤɭɩɧɨɦ ɚɧɚɥɢɡɟ ɬɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɯ ɢ ɷɤɫɩɟɪɢɦɟɧɬɚɥɶɧɵɯ ɞɚɧɧɵɯ.
ɂɦɟɸɳɢɟɫɹ ɞɚɧɧɵɟ [22, 23] ɭɤɚɡɵɜɚɸɬ ɧɚ ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨ ɦɟɧɶɲɢɟ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ
ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ ɩɪɨɞɭɤɬɚɯ ɝɨɪɟɧɢɹ ɩɪɢ ɨɛɨɝɪɟɜɟ ɢɯ ɞɨɦɟɧɧɵɦ ɝɚɡɨɦ, ɩɨ ɫɪɚɜɧɟɧɢɸ ɫ
ɛɚɬɚɪɟɹɦɢ, ɨɛɨɝɪɟɜɚɟɦɵɦɢ ɤɨɤɫɨɜɵɦ ɝɚɡɨɦ. Ɉɫɧɨɜɧɨɣ ɩɪɢɱɢɧɨɣ ɷɬɨɝɨ ɹɜɥɹɟɬɫɹ
ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɵɟ ɪɚɡɥɢɱɢɹ ɜ ɯɚɪɚɤɬɟɪɟ ɝɨɪɟɧɢɹ ɢ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɧɨɦ ɫɨɫɬɚɜɟ ɷɬɢɯ ɝɚɡɨɜ,
ɨɛɭɫɥɚɜɥɢɜɚɸɳɢɟ ɫɜɨɸ ɤɢɧɟɬɢɤɭ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ.
ɂɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɟ ɞɥɹ ɨɛɨɝɪɟɜɚ ɛɚɬɚɪɟɢ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɥɢɛɨ ɞɨɦɟɧɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɧɟ ɜɥɢɹɟɬ ɧɚ
ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɬɨɩɥɢɜɧɵɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɜɫɺ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ
ɚɡɨɬɫɨɞɟɪɠɚɳɢɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ NH3 ɢ HCN ɩɨɫɬɭɩɚɟɬ ɜ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɫ ɩɪɨɫɨɫɚɦɢ
ɫɵɪɨɝɨ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ.
ȼɢɞ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɜɥɢɹɟɬ ɧɚ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ. ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ,
ɢɡɛɵɬɨɤ ɜɨɡɞɭɯɚ, ɩɨɞɚɜɚɟɦɨɝɨ ɜ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɩɪɢ ɫɠɢɝɚɧɢɢ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ
(Į ~ 1,5) ɛɨɥɶɲɟ, ɷɬɨ ɨɛɟɫɩɟɱɢɜɚɟɬ ɛɨɥɶɲɢɣ ɜɵɯɨɞ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ, ɱɟɦ ɩɪɢ
ɫɠɢɝɚɧɢɢ ɞɨɦɟɧɧɨɝɨ ɝɚɡɚ (Į ~ 1,2). Ɍɚɤɠɟ, ɧɢɡɤɚɹ ɢ, ɩɪɢɦɟɪɧɨ, ɜ 4 ɪɚɡɚ ɦɟɧɶɲɚɹ, ɱɟɦ ɭ
ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ, ɬɟɩɥɨɬɜɨɪɧɚɹ ɫɩɨɫɨɛɧɨɫɬɶ ɞɨɦɟɧɧɨɝɨ ɝɚɡɚ, ɨɛɭɫɥɚɜɥɢɜɚɟɬ ɛóɥɶɲɭɸ ɞɥɢɧɭ
ɮɚɤɟɥɚ ɝɨɪɟɧɢɹ ɢ ɛɨɥɟɟ ɧɢɡɤɭɸ ɟɝɨ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɭ, ɱɟɦ ɩɪɢ ɫɠɢɝɚɧɢɢ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ. ȼɫɟ ɷɬɨ,
ɜɤɥɸɱɚɹ, ɧɢɡɤɭɸ ɫɬɨɢɦɨɫɬɶ ɤɨɧɜɟɪɬɨɪɧɨɝɨ (ɞɨɦɟɧɧɨɝɨ) ɝɚɡɚ, ɞɟɥɚɟɬ ɟɝɨ ɛɨɥɟɟ
ɩɪɢɜɥɟɤɚɬɟɥɶɧɵɦ, ɫ ɬɨɱɤɢ ɡɪɟɧɢɹ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɟ ɟɝɨ ɞɥɹ ɩɨɜɵɲɟɧɢɹ ɷɧɟɪɝɨɫɛɟɪɟɠɟɧɢɹ
ɪɟɫɭɪɫɚ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ ɩɪɢ ɩɪɨɢɡɜɨɞɫɬɜɟ ɤɨɤɫɚ.
ɉɨɷɬɨɦɭ, ɛóɥɶɲɢɟ ɢɡɛɵɬɨɤ ɜɨɡɞɭɯɚ ɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɮɚɤɟɥɚ ɩɪɢ ɨɛɨɝɪɟɜɟ ɛɚɬɚɪɟɢ
ɤɨɤɫɨɜɵɦ ɝɚɡɨɦ ɨɛɟɫɩɟɱɢɜɚɸɬ ɭɜɟɥɢɱɟɧɧɵɣ ɩɨ ɫɪɚɜɧɟɧɢɸ ɫ ɨɛɨɝɪɟɜɨɦ ɞɨɦɟɧɧɵɦ ɝɚɡɨɦ
ɜɵɯɨɞ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ.
Ʉ ɮɚɤɬɨɪɚɦ, ɨɛɭɫɥɚɜɥɢɜɚɸɳɢɦ ɭɪɨɜɟɧɶ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɩɪɢ ɨɛɨɝɪɟɜɟ
ɤɨɤɫɨɜɵɯ ɩɟɱɟɣ, ɫɥɟɞɭɟɬ ɨɬɧɨɫɢɬɶ:
– ɜɢɞ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ (ɤɨɤɫɨɜɵɣ/ ɞɨɦɟɧɧɵɣ), ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɳɢɣ ɭɪɨɜɟɧɶ ɞɨɫɬɢɝɚɟɦɵɯ
ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɵɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪ ɢ ɜɵɯɨɞ «ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ» NOx.
– ɝɟɪɦɟɬɢɱɧɨɫɬɶ ɫɬɟɧ ɤɚɦɟɪ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ, ɨɛɭɫɥɨɜɥɢɜɚɸɳɚɹ ɷɦɢɫɫɢɸ ɚɡɨɬɫɨɞɟɪɠɚɳɢɯ
ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɫ ɫɵɪɵɦ ɤɨɤɫɨɜɵɦ ɝɚɡɨɦ ɜ ɨɛɨɝɪɟɜɚɬɟɥɶɧɵɣ ɩɪɨɫɬɟɧɨɤ, ɱɬɨ ɩɨɜɵɲɚɟɬ
ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɨɛɪɚɡɭɸɳɢɯɫɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ ɨɫɧɨɜɧɨɦ ɩɨ «ɬɨɩɥɢɜɧɨɦɭ» ɦɟɯɚɧɢɡɦɭ.
– ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɚɡɨɬɚ ɜ ɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɦɚɫɫɟ ɭɝɥɟɣ. ɉɟɪɟɯɨɞ ɚɡɨɬɚ ɜ ɥɟɬɭɱɢɟ ɩɪɨɞɭɤɬɵ
ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɨɣ ɞɟɫɬɪɭɤɰɢɢ ɭɝɥɟɣ ɩɪɨɩɨɪɰɢɨɧɚɥɟɧ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɸ ɟɝɨ ɜ ɢɫɯɨɞɧɨɣ ɲɢɯɬɟ [24].
ɭɫɥɨɜɢɹ ɮɨɪɫɢɪɨɜɚɧɧɨɝɨ ɪɟɠɢɦɚ ɪɚɛɨɬɵ ɛɚɬɚɪɟɢ, ɤɨɝɞɚ ɜɨɡɪɚɫɬɚɟɬ ɨɛɳɢɣ ɭɪɨɜɟɧɶ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪ ɜ ɜɟɪɬɢɤɚɥɟ, ɱɬɨ ɩɪɢ ɧɟɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨɦ ɬɟɦɩɟ ɨɯɥɚɠɞɟɧɢɹ ɩɪɨɞɭɤɬɨɜ ɫɝɨɪɚɧɢɹ ɢ
ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɢ ɩɪɨɞɨɥɠɢɬɟɥɶɧɨɫɬɢ «ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɨɣ ɫɬɭɩɟɧɶɤɢ» [25], ɨɛɭɫɥɚɜɥɢɜɚɟɬ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟ
ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɬɟɪɦɢɱɟɫɤɢɯ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ.
ȼɵɜɨɞɵ
Ʉɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɨɛɪɚɡɭɸɳɢɯɫɹ ɷɬɢɦɢ ɫɩɨɫɨɛɚɦɢ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɡɚɜɢɫɢɬ ɜ ɪɚɡɧɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ
ɨɬ ɫɨɫɬɚɜɚ ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɝɚɡɚ, ɫɬɟɩɟɧɢ ɝɟɪɦɟɬɢɱɧɨɫɬɢ ɫɬɟɧ ɤɚɦɟɪ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ, ɫɨɫɬɚɜɚ
ɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɱɚɫɬɢ ɭɝɥɹ, ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɯ ɭɫɥɨɜɢɣ (ɫɤɨɪɨɫɬɢ) ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ. ɉɪɢ ɷɬɨɦ
№2 (84) 2011 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
71
НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
ɦɧɨɝɨɱɢɫɥɟɧɧɵɟ ɦɨɞɟɥɢ ɨɩɢɫɚɧɢɹ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ NOx ɨɬɪɚɠɚɸɬ ɩɪɟɢɦɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨ ɜɥɢɹɧɢɟ
ɬɨɝɨ ɢɥɢ ɢɧɨɝɨ ɮɚɤɬɨɪɚ ɜ ɤɨɧɤɪɟɬɧɵɯ ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɩɪɨɜɟɞɟɧɢɹ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɹ, ɬ.ɟ. ɧɨɫɹɬ ɱɚɫɬɧɵɣ
ɯɚɪɚɤɬɟɪ.
ɇɚ ɫɨɜɪɟɦɟɧɧɨɦ ɭɪɨɜɧɟ ɡɧɚɧɢɣ ɨɰɟɧɤɚ ɜɥɢɹɧɢɹ ɦɧɨɝɢɯ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢɯ ɢ ɫɵɪɶɟɜɵɯ
ɮɚɤɬɨɪɨɜ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ ɧɚ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ NOx ɧɟɨɞɧɨɡɧɚɱɧɚ ɢ, ɩɨɞɱɚɫ, ɩɪɨɬɢɜɨɪɟɱɢɜɚ.
ɂɡ ɩɪɢɜɟɞɟɧɧɨɝɨ ɚɧɚɥɢɡɚ ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɜɨɩɪɨɫɵ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ
ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɟ ɤɨɤɫɨɜɵɯ ɩɟɱɟɣ ɢɡɭɱɟɧɵ ɫɨɜɟɪɲɟɧɧɨ ɧɟɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ. Ɍɨɥɶɤɨ ɜ
ɩɨɫɥɟɞɧɢɟ ɝɨɞɵ ɩɪɨɜɟɞɟɧɨ ɧɟɫɤɨɥɶɤɨ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɣ, ɤɨɬɨɪɵɟ, ɤ ɫɨɠɚɥɟɧɢɸ, ɧɟ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ
ɪɚɫɤɪɵɥɢ ɫɩɟɰɢɮɢɱɟɫɤɢɟ ɨɫɨɛɟɧɧɨɫɬɢ ɫɥɨɠɧɵɯ ɦɟɯɚɧɢɡɦɨɜ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ
ɨɬɨɩɢɬɟɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɟ ɤɨɤɫɨɜɵɯ ɩɟɱɟɣ ɢ ɬɟɦ ɛɨɥɟɟ ɧɟ ɨɩɪɟɞɟɥɢɥɢ ɜɨɡɦɨɠɧɵɟ ɫɩɨɫɨɛɵ ɢɯ
ɪɟɝɭɥɢɪɨɜɚɧɢɹ.
ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ ɫɧɢɠɟɧɢɟ ɭɪɨɜɧɹ ɜɵɛɪɨɫɨɜ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ ɢɡ ɞɵɦɨɜɵɯ ɬɪɭɛ ɤɨɤɫɨɜɵɯ
ɛɚɬɚɪɟɣ ɩɪɟɞɥɚɝɚɟɬɫɹ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɬɶ, ɝɥɚɜɧɵɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɡɚ ɫɱɟɬ ɩɨɞɛɨɪɚ ɪɚɰɢɨɧɚɥɶɧɵɯ
ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɨɝɨ ɢ ɝɢɞɪɚɜɥɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɟɠɢɦɨɜ ɩɪɨɰɟɫɫɚ ɤɨɤɫɨɜɚɧɢɹ, ɧɟ ɜɵɯɨɞɹɳɢɯ
ɡɚ ɝɪɚɧɢɰɵ ɬɪɟɛɨɜɚɧɢɣ ɉɌɗ, ɭɯɭɞɲɟɧɢɹ ɤɚɱɟɫɬɜɟɧɧɵɯ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɦɨɝɨ ɤɨɤɫɚ
ɧɟ ɛɭɞɟɬ. Ɍɚɤɠɟ ɪɟɤɨɦɟɧɞɭɟɦɨɟ [26] ɩɪɨɜɟɞɟɧɢɟ ɪɚɛɨɬ ɩɨ ɪɟɝɭɥɢɪɨɜɤɟ ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ
ɜɨɡɞɭɯɚ ɩɨ ɞɥɢɧɟ ɩɪɨɫɬɟɧɤɚ ɩɨɡɜɨɥɢɬ ɧɟ ɬɨɥɶɤɨ ɩɨɜɵɫɢɬɶ ɪɚɜɧɨɦɟɪɧɨɫɬɶ ɩɪɨɝɪɟɜɚ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ
ɩɢɪɨɝɚ ɩɨ ɜɵɫɨɬɟ ɢ ɲɢɪɢɧɟ ɩɟɱɢ, ɧɨ ɢ, ɱɬɨ ɧɟ ɦɚɥɨɜɚɠɧɨ, ɩɨɫɩɨɫɨɛɫɬɜɭɟɬ ɪɚɜɧɨɦɟɪɧɨɦɭ
ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪ ɩɨ ɞɥɢɧɟ ɨɛɨɝɪɟɜɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɩɪɨɫɬɟɧɤɚ (ɨɫɨɛɟɧɧɨ ɜ ɡɨɧɟ
ɝɨɥɨɜɨɱɧɵɯ ɜɟɪɬɢɤɚɥɨɜ). ɉɨɥɭɱɟɧɧɨɟ ɫɛɟɪɟɠɟɧɢɟ ɬɟɩɥɚ (ɡɚ ɫɱɟɬ ɪɚɜɧɨɦɟɪɧɨɫɬɢ ɩɪɨɝɪɟɜɚ ɢ
ɢɫɤɥɸɱɟɧɢɹ ɡɨɧ ɩɟɪɟɝɪɟɜɚ ɤɨɤɫɚ) ɧɟ ɬɨɥɶɤɨ ɩɨɜɵɫɢɬ ɷɧɟɪɝɨɫɛɟɪɟɝɚɸɳɢɟ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɢ
ɤɨɤɫɨɜɨɣ ɛɚɬɚɪɟɢ, ɤɚɤ ɬɨɩɥɢɜɨ-ɩɨɬɪɟɛɥɹɸɳɟɝɨ ɚɝɪɟɝɚɬɚ, ɧɨ ɬɚɤɠɟ, ɩɨɫɩɨɫɨɛɫɬɜɭɟɬ
ɫɬɚɛɢɥɢɡɚɰɢɢ ɤɚɱɟɫɬɜɟɧɧɵɯ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɦɨɝɨ ɤɨɤɫɚ
ɋɩɢɫɨɤ ɥɢɬɟɪɚɬɭɪɵ
1. Ʉɚɪɩɨɜ Ⱥ.ȼ. ȼɥɢɹɧɢɟ ɪɟɠɢɦɚ ɨɛɨɝɪɟɜɚ ɤɨɤɫɨɜɵɯ ɩɟɱɟɣ ɧɚ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɟ ɨɤɫɢɞɨɜ ɚɡɨɬɚ
ɜ ɩɪɨɞɭɤɬɚɯ ɫɝɨɪɚɧɢɹ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ ɝɚɡɚ /Ⱥ. ȼ. Ʉɚɪɩɨɜ // ɍɝɥɟɏɢɦɢɱɟɫɤɢɣ ɠɭɪɧɚɥ. – 2002. –
ʋ 3–4. – ɋ. 18–22.
2. ɇɚɰɿɨɧɚɥɶɧɚ ɞɨɩɨɜɿɞɶ ɩɪɨ ɫɬɚɧ ɧɚɜɤɨɥɢɲɧɶɨɝɨ ɫɟɪɟɞɨɜɢɳɚ ɜ ɍɤɪɚʀɧɿ ɭ 2006 ɪɨɰɿ /
[Ɇɿɧɿɫɬɟɪɫɬɜɨ ɨɯɨɪɨɧɢ ɧɚɜɤɨɥɢɲɧɶɨɝɨ ɫɟɪɟɞɨɜɢɳɚ ɍɤɪɚʀɧɢ]. – 548 ɫ.
3. Ellison W. Ɋɟɝɭɥɢɪɨɜɚɧɢɟ ɜɵɛɪɨɫɨɜ SO2/NOx ɨɛɪɚɡɭɸɳɢɯɫɹ ɩɪɢ ɫɠɢɝɚɧɢɢ ɭɝɥɹ ɢ
ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɢ ɨɬɯɨɞɨɜ ɨɱɢɫɬɤɢ ɝɚɡɨɜ / W. Ellison // Radiat. Phys. And Chem. – 1992.40. – ʋ 4.
– P.279 – 284. (Ɋɀ «Ɍɟɯɧɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢɟ ɚɫɩɟɤɬɵ ɈɈɋ». – 1994. – 2.85.445).
4. Fisher R. Environmental control of European coke plants at the beginning of the 21st
century. / R. Fisher, M. Hein // Proceeding of the 4th European Coke and Ironmaking Congress,
June 19–22. – 2000. – Paris. – p. 543–546.
5. ɉɪɢɤɚɡ Ɇɢɧɩɪɢɪɨɞɵ ɍɤɪɚɢɧɵ ʋ 507 ɨɬ 15.09 2009 ɝ. «ɉɪɨ ɡɚɬɜɟɪɞɠɟɧɧɹ
Ɍɟɯɧɨɥɨɝɿɱɧɢɯ ɧɨɪɦɚɬɢɜɿɜ ɞɨɩɭɫɬɢɦɢɯ ɜɢɤɢɞɿɜ ɡɚɛɪɭɞɧɸɸɱɢɯ ɪɟɱɨɜɢɧ ɜɿɞ ɤɨɤɫɨɜɢɯ ɩɟɱɟɣ»
[ɗɥɟɤɬɪɨɧɧɵɣ ɪɟɫɭɪɫ]. – Ɋɟɠɢɦ ɞɨɫɬɭɩɚ: www.menr.gov.ua.
6. ɍɯɦɵɥɨɜɚ Ƚ. ɋ. ɗɮɮɟɤɬɢɜɧɨɫɬɶ ɨɯɪɚɧɵ ɨɤɪɭɠɚɸɳɟɣ ɫɪɟɞɵ ɜ ɤɨɤɫɨɯɢɦɢɱɟɫɤɨɦ
ɩɪɨɢɡɜɨɞɫɬɜɟ / Ƚ. ɋ. ɍɯɦɵɥɨɜɚ // ɇɨɜɨɫɬɢ ɱɟɪɧɨɣ ɦɟɬɚɥɥɭɪɝɢɢ ɡɚ ɪɭɛɟɠɨɦ. – 2001. – ʋ 1. –
ɋ. 6–25.
7. Start of chamber pressure regulation system PROven at coking plant August Thyssen:
installation and operational experiences / B. Wemhoner, J. Spitz, K. Hofherr et ceedings. – 2000.
Paris, France. – v. 2. – C. 470–477.
8. ɋɢɝɚɥ ɂ. ə. Ɂɚɳɢɬɚ ɜɨɡɞɭɲɧɨɝɨ ɛɚɫɫɟɣɧɚ ɩɪɢ ɫɠɢɝɚɧɢɢ ɬɨɩɥɢɜɚ/ ɂ. ə. ɋɢɝɚɥ– Ʌ:
ɇɟɞɪɚ, 1988. – 312 ɫ.
9. Ƚɪɟɫ Ʌ. ɉ. Ɉɯɪɚɧɚ ɨɤɪɭɠɚɸɳɟɣ ɫɪɟɞɵ ɩɪɢ ɫɠɢɝɚɧɢɢ ɬɨɩɥɢɜ: ɭɱɟɛɧɨɟ ɩɨɫɨɛɢɟ /
Ʌ. ɉ. Ƚɪɟɫ – Ⱦɧɟɩɪɨɩɟɬɪɨɜɫɤ: ɊɂȺ «Ⱦɧɟɩɪ-VAL», 2002. – 104 ɫ.
10. Ʉɚɥɜɟɪɬ ɋ. Ɂɚɳɢɬɚ ɚɬɦɨɫɮɟɪɵ ɨɬ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɵɯ ɡɚɝɪɹɡɧɟɧɢɣ: ɋɩɪɚɜɨɱɧɢɤ ɜ
2 ɬ. / ɋ. Ʉɚɥɜɟɪɬ, Ƚ. Ɇ. ɂɧɝɥɭɧɞ. – Ɇɨɫɤɜɚ: «Ɇɟɬɚɥɥɭɪɝɢɹ», 1988 – Ɍ1. – 1988. – 760 ɫ.
11. Ɂɟɥɶɞɨɜɢɱ Ȼ.ə. Ɉɤɢɫɥɟɧɢɟ ɚɡɨɬɚ ɩɪɢ ɝɨɪɟɧɢɢ / Ȼ. ə. Ɂɟɥɶɞɨɜɢɱ, ɉ. ə. ɋɚɞɨɜɧɢɤɨɜ,
Ⱦ. Ⱥ. Ɏɪɚɧɤ-Ʉɚɦɟɧɟɰɤɢɣ – Ɇɨɫɤɜɚ: ɇɚɭɤɚ, 1966. – 320 ɫ.
72
№2 (84) 2011 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
12.
Fenimore C. P. Formation of nitric oxide from fuel nitrogen in ethylene flames. / C. P.
Fenimore // Combustion and Flames. – 1972. – v. 19. – №2. – р. 289–296.
13.
Miyanchi T. A study of nitric oxide formation in fuel-rich hydrocarbon flames role of
cyanide species H, OH and O. / T. Miyanchi, J. Mori, A. Imamura // Sixteenth Symp. (international)
on Combustion, Pittsburg. – 1976. – p. 1073–1082.
Matsui J., Nomaguchi T. Spectroscopic study of prompt nitrogen oxide formation
14.
mechanism in hydrocarbon – air flames. / J. Matsui, T. Nomaguchi // – Combustion and Flames.
– 1978. – v. 32. – p. 205–214.
15.
Титов С. П. Исследование процесса образования топливных окислов азота при
горении угольной пыли: Автореферат канд. дисс. – М: 1982. – С. 22.
16.
Вирозуб И. В. Тепловой режим коксовых печей / И. В. Вирозуб, Б. И. Кустов
– Харьков: Металлургиздат, 1960. – 238 с.
17.
Вирозуб И. В. Расчеты коксовых печей и процессов коксования. / И. В.
Вирозуб,
Р. Е. Лейбович – К: Вища школа, 1970. – 248 с.
Большая Советская Энциклопедия / [Гл. ред. Прохоров А.М.] – М: Советская
18.
энциклопедия, 1973 – Т. 12. – 1973. – 624 с.
19.
Справочник химика. / [Под ред. Б. П. Никольского] Вт. изд. перераб. и доп. – М:
Химия, 1964. – т.3. – 1964. – 1008 с.
20.
Бурико Ю. Я. Влияние подмешивания воздуха к горючему газу на образование
окислов азота в турбулентном диффузионном факеле / Ю. Я. Бурико, В.Р. Кузнецов // ФГВ.
– 1980. – т. 16. – № 4. – С. 60–67.
Васильев Ю. С. Влияние технологических факторов на механизм образования
21.
оксида азота при обогреве коксовых печей / Ю. С. Васильев, А. Л. Фидчунов, И. В. Шульга //
Углехимический журнал. – № 1–2. – 2004. – С. 37–42.
22.
Защита окружающей среды на коксохимических предприятиях / [А. Н.
Пыриков,
С. В. Васнин, Б. М. Баранбаев, В. Д. Козлов] – М: «Интермет Инжениринг», 2000, – 182
с.
23.
Модель потоков и образование NO в отопительной системе коксовых батарей
завода Кайзерштуль III. Парные вертикалы. Исследование на моделях и перспектива /
[В. Херман, Д. Сукер, В. Хаас, П. Куп] // Cokemaking International. – 1992. – т. 4. – № 2.
– С. 71–83. – (научн. библиотека УХИНа).
Чистяков А. Н. Справочник по химии и технологии твердых горючих ископаемых
24.
/ А. Н. Чистяков, Д. А. Розенталь, Н. Д. Русьянова – СПб; Синтез, 1996. – 362 с.
25.
Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. /
Д. А. Франк-Каменецкий – М: Наука, 1967. – 367 c.
Фидчунов А. Л. Способы снижения выбросов оксидов азота из дымовых труб
26.
при производстве кокса // Энергосбережение • Энергетика • Энергоаудит. – 2010. – № 7. –
С. 53 – 57.
TO QUESTION ABOUT FORMATION OF OXIDES OF NITROGEN AT
PRODUCTION OF COKE
A. L. FIDCHUNOV
Basic directions of formation of oxides of nitrogen are exposed at the production of coke. It is
rotined that search of ways it is necessary to conduct the decline of their education with such selection of parameters cokings which assist stabilizing of quality of producible coke and decline of power
expenses.
Keywords: coke, oxides of nitrogen, heating of stove, heating system
Поступила в редакцию 23.12 2010 г.
№2 (84) 2011 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
73