Лекция 17.2: Методы снижения и подавления вредных выбросов

Методы снижения и подавления выбросов оксидов серы. Суммарный выброс оксидов серы (SO₂ и SO₃) определяется содержанием серы в топливе.

Применяют следующие методы снижения выбросов соединений серы:

—     удаление серы из топлива до его сжигания;

—     совершенствование организации топочных процессов;

—     очистка от соединений серы продуктов сгорания.

Первый метод осуществляют путем:

—     гидроочистки нефти на  нефтеперерабатывающих заводах;

—     обогащением углей;

—     гидротермическим обессериванием углей, заключающемся в обработке измельченного топлива в автоклавах при давлении 1,75МПа и температуре 300 ⁰С щелочными растворами, содержащими гидраты оксидов натрия и калия;

—     термической обработки топлива с использованием окислителей (газификация) или без них (пиролиз).

Эти пути сложны в техническом исполнении и дорогостоящи.

Второй метод заключается:

—     в организации сжигания жидкого топлива с минимальным избытком воздуха;

—     в сжигании твердого топлива в кипящем слое размолотого известняка при 900 ⁰С.

Так, при сжигании мазута снижение коэффициента избытка воздуха в топке с 1,05 до 1,01 снижает выход оксидов серы примерно на 30%, а при сжигании твердого топлива в кипящем слое выход оксидов серы уменьшается на 90% за счет реакций:

<![endif]—>                                                              (38)

<![endif]—>                                          (39)

Известные способы  улавливания оксидов серы из продуктов сгорания разделяют на два класса: сухие и мокрые.

При сухом методе продукты сгорания контактируют с магнезитом, известняком, активированным углем или оксидами  марганца. При этом протекают следующие реакции: при использовании извести

<![endif]—>                                        (40)

 при использовании известняка

<![endif]—>                                              (41)

При мокром способе предварительно готовят суспензию известняка. Продукты сгорания, проходя через мокрый скруббер (очиститель) контактируют с известняком по реакции (33).

Очистка от оксидов  серы по любому из методов увеличивает себестоимость энергии на 15 — 30%, а единицу установленной мощности на 40 — 50%.

Методы снижения выбросов оксидов азота. Основные пути снижения концентрации оксидов азота в выбросах:

—     рециркуляция продуктов сгорания;

—     двух стадийное сжигание топлива;

—     применение специальных горелочных устройств;

—     снижение коэффициента избытка воздуха в топке;

—     понижение температуры подаваемого в топку воздуха;

—     уменьшение нагрузки агрегата;

—     химическое воздействие на факел присадками.

Рециркуляция продуктов сгорания наряду со снижением уровня температур в топке ведет к уменьшению концентрации окислителя в зоне горения. При осуществлении этого метода продукты сгорания с температурой 300 — 400 ⁰С специальным дымососом подают в горелки.

При двухстадийном сжигании топлива в первичную зону горения подают воздуха меньше, чем это необходимо для сжигания топлива (<![endif]—>). В этой зоне происходит неполное сжигание топлива с частичной его газификацией при пониженной температуре и, следовательно, сниженном содержании оксидов азота. Во вторичной зоне происходит дожигание продуктов сгорания при более низкой температуре и нормальном избытке воздуха. Количество оксидов азота уменьшается на 25 — 30%.

Применение специальных горелочных устройств для систем двухстадийного горения или многоярусная  компоновка  горелок с организацией большей подачи топлива с недостатком воздуха в нижние горелки, а также организация растянутого по длине топочной камеры факела позволяет снизить содержание азота на 30 — 50%.

Снижение коэффициента избытка воздуха уменьшает концентрацию оксидов азота на 50 — 70% при уменьшении a_Т с 1,2 до 1,02.

Снижение температуры горячего  воздуха подаваемого в топку на 100 ⁰С уменьшает выброс оксидов азота на 15%.

При снижении нагрузки котельного агрегата понижается уровень температуры в топке и уменьшается концентрация оксидов азота.

Метод химического воздействия на факел присадками еще недостаточно разработан и не имеет широкого применения.

Все перечисленные методы дороги и не достаточно освоены, хотя им в последние годы уделяют повышенное внимание. Наиболее применимым остается метод снижения вредных газообразных выбросов путем рассеивания продуктов сгорания с помощью высотных дымовых труб.