Продолжаются исследования методов снижения выбросов оксидов азота
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.
Специалисты ПАО «МОЭК» разработали алгоритм прогнозирования и выявления скрытых утечек на разводящих тепловых сетях на основе анализа данных автоматизированной системы «Диспетчеризация».
Методика позволяет провести упреждающие ремонты, ликвидировать тепловые потери и минимизировать перебои в обеспечении потребителей отоплением и горячей водой.
«Умный» способ определения утечек в онлайн-режиме путем математических расчетов предназначен для локализации отрезков сетей центрального отопления и горячего водоснабжения на участке от теплового пункта до ввода в дом с незначительным технологическим нарушением, которое на начальном этапе развития не имеет внешних признаков, например, вытекания теплоносителя или ухудшения параметров у потребителя.
Алгоритм использует данные порядка десяти различных датчиков (манометры, расходомеры, термометры и т.п.), установленных на каждом из 4200 тепловых пунктов, задействованных в проекте. Программа в реальном времени анализирует незначительные изменения более чем 40 тысяч параметров за ночные часы работы оборудования, когда расход горячей воды минимальный – это дает возможность максимально точно выделить тепловые потери и определить потенциально ненадежный участок, на который направляется ремонтная бригада. В первые месяцы с использованием данной методики выявляется до 20-25 скрытых утечек, что позволяет исключить неконтролируемое развитие нештатной ситуации.
«Разработка алгоритма была начата еще до пандемии коронавируса в ходе внедрения смарт-технологий для повышения энергоэффективности теплоснабжения. Его актуальность была подтверждена в условиях ограничения численности задействованного технического персонала из-за эпидемической опасности. В совокупности с другими используемыми методами контроля наш алгоритм выявления скрытых утечек позволяет повысить качество теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей, снизить тепловые потери и повысить экономическую эффективность компании», – отметил управляющий директор ПАО «МОЭК» Денис Башук.