 |
Расчет выбросов при сгорании топлива
|
|
|
|
При сгорании топлива, в котором присутствует остаточная, количество органических и неорганических сульфидов, сера превращается на SО2 и SО3, которые попадают в атмосферу. При сжигании уголь образуется около 70 % от общего количества диоксида серы, которая поступает в атмосферу во всем мире. Содержимое серы в угле в зависимости от месторождения изменяется в широких границах. Обычно массовая судьба серы в угле составляет 1,0 – 4,0 % [8].
Соотношение количества органических и неорганических сульфидов в угле изменяется от 4:1 до 1:3 при среднем соотношении 2:1 [9]. Неорганическая сера присутствует в основном в виде дисульфида и сульфатов. После измельчения: уголь часть этих минеральных соединений может быть удалена механическими методами. Органическая сера связана с углеводородной матрицей угля и находится в виде сульфидов и производных тиофена. Органические соединения серы могут быть удалены только газификацией.
При нагревании уголь происходит испарение органических веществ и в меньшей степени неорганических соединений, при этом образуются Н2s, некоторое количество СS2, СОS, примеси производных тиофена, тиолы и органические сульфиды. Основными стадиями, которые протекают при сгорании сероводороду, являются превращению Н2S и SO2 за уравнениями [9]:
Н2S + О → SО + Н2,
SO + O2 → SО2 + О
После затраты сероводороду концентрация атомов кислорода увеличится и состоится образования гидроксильных радикалов, которые принимают участие в последующем окислении соединений серы:
О + Н2 → ОН + Н,
SО + ОН → SО2 + Н
Исследования процесса сжигания СОS показали, что это соединение превращается в СО, SО2 и СO2 [10, 11]. Аналогично продуктом сжигания СS2 является СО, который образуется через промежуточные продукты СОS и СS:
|
|
|
СОS + О → СО2 + S,
S + О2 → SO + О,
SО + О → SО2 + О,
СS2 + О → COS + S,
СS + О → СО + S,
O2 + SO → SO2 + O,
О2 + S → SO + O,
O2 + СS → СО + SО
Триоксид серы представляет собой важный промежуточный продукт звенового окисления серы, который приводит к образованию серной кислоты и сульфатов. Триоксид серы при сжигании угля образуется по реакции:
SО2 + О → SО3
При высоких температурах триоксид серы может вступить в реакции:
SО3 + О → SО2 + O2,
SO2 + Н → SО2 + ОН.
Низкое содержимое триоксида серы в газах, которые образуются при сгорании, связанный с соотношением скоростей образования и затраты его за реакциями, которые приведены выше.
Рассмотрим пример расчета выбросов при сгорании топлива при энергетическом блоке 200 МВт, удельной затрате топлива (антрацит) - 320 г/кВт*ч, калорийности топлива - 4200 ккал/кг, зольности топлива – 25%, содержимое серы в топливе – 3,5%.
Как уже упоминалось, сера, которая присутствует в топливе, может быть в трех модификациях, — сера пиритная, сера органическая и сера сульфатная. Все эти соединения серы неодинаково принимают участие в процессе загрязнения окружающей среды. Сера сульфатная, то есть сера, связанная в виде SО42 с неорганическими элементами (магнием, железом, кальцием) при сгорании топлива переходит в шлак, шлам и пепел. Она практически не берет участия в потенциально кислых соединениях серы. Потенциально кислые соединения серы - это соединения пиритной и органической серы, затрату которых при сгорании топлива можно определить по формуле:
, (1.1)
где GРТ - расход реального топлива;
а - коэффициент, который учитывает влажность топлива; а = 1, если топливо сухо;
SОРГ и SПИР - содержание в топливе соответственно органической и пиритной серы.
Расход реального топлива можно определить по формуле:
, (1.2)
где 
- калорийность условного топлива = 7000 ккал/кг;
|
|
|
- калорийность реального топлива;
GУТ - расход условного топлива.
Потребление условного топлива определяется по формуле:
GУТ = τ * В * N * 10-6, (1.3)
где τ - время работы энергетического оборудования, часы;
В - удельный расход топлива, г/кВт*ч;
N - электрическая нагрузка теплоэлектростанции.
GУТ = 720 * 320 * 103 * 200 * 10-6 = 46080 т/мес = 64 т/год;
т/мес = 106,67 т/год
т/мес = 6,72 т/год.
Для оценки количества золы, которое будет выбрасываться при сгорании топлива, нужно знать зольность топлива. Большая часть золы, которая получается после выработки электроэнергии, имеет вид летучей золы (95 %), а 5 % попадает в шлак. Летучая зола представляет собой высокодисперсное соединение окисла кремния с окислами железа, кальция и магния. Количество золы можно определить по формуле:
, (1.4)
где Gт - количество топлива, которое сгорает;
А - зольность топлива, А = 25 %;
β - доля летучей золы, β = 0,95.
т/мес = 25,3 т/год
Объем дымовых газов, которые образуются при сгорании заданного количества топлива, определяется по формуле:
, (1.5)
где V - полный объем дымовых газов на 1 кг топлива, которое сгорает, V = 7,54 м3/кг.
Vг = 7,54 *106,67*103 = 804292 м3/год = 8,04*105 м3/год.
|
|
|
