 |
Краткая характеристика объекта как источника загрязнения окружающей среды
|
|
|
|
Новосибирская ТЭЦ-3 является одной из тепловых электростанций Новосибирской энергосистемы.
В состав ТЭЦ входят:
котельный цех;
склады угля;
эстакада для слива мазута;
мазутохранилище;
система гидрозолошлакоудаления (ГЗУ);
золоотвал.
Котельный цех
В котельном цехе главного корпуса установлены 8 котлов БКЗ-320-140-ПТ работающие на Канско-Ачинских бурых углях. Отходящие газы от котлов поступают в атмосферу через дымовую трубу. Котлы ПК-10П работают на Кузнецком угле. Выброс загрязняющих веществ осуществляется через дымовые трубы. В атмосферу выбрасываются азота диоксид и оксид, углерода оксид, серы диоксид, бенз(а)перен, мазутная зола в пересчете на ванадий и угольная зола.
Склады угля
Склад Канско-Ачинского угля представляет из себя площадку, огороженную стеной 11 метров с одной стороны и с двух сторон стеной высотой 4,6 м. Склад предназначен для приемки, временного хранения и подачи угля в бункера котельных агрегатов.
Склад Кузнецких углей представляет из себя рикрытую площадку, предназначенную для организованного временного хранения угля в специально подготовленном штабеле. Площадь основания штабеля-10504 
.
Склады оборудованы галереей выдачи топлива на склад после вагоноопрокидывателей с ленточными конвейерами шириной 1400мм, производительностью 600 т/час и галереей выдачи топлива со склада в схему подачи его в бункера котельных агрегатов с ленточных конвейеров шириной 1200мм, производительностью 600 т/час.
Уголь поступает на склад по галерее и высыпается с галереи через специальные течки.
При формировании, хранении и подаче угля со склада выделяется угольная пыль. Эстакада для слива мазута
На эстакаду устанавливают цистерну с мазутом и производят разогрев технологическим паром. После разогрева мазут сливают в приемную емкость, оттуда перекачивают его по трубопроводу в резервуары хранения.
|
|
|
Приемная емкость является неорганизованным источником поступления в атмосферу углеводородов 
и сероводорода.
Мазутохранилище
Мазутохранилище предназначено для хранения аварийного запаса мазута и представляет собой 3 вертикальных резервуара объемом по 700 
. Во время заполнения резервуаров и при хранении мазута они являются источниками поступления в атмосферу углеводородов и сероводорода.
Золоотвал
Удаление золы и шлака от котельных агрегатов осуществляется системой гидрошлакоудаления (ГЗУ). Водная смесь шлака и золы по каналам ГЗУ попадает в багерную насосную, откуда по разводке трубопроводов поступает на золоотвал. В чаше золоотвала находится пруд для отстоя и «осветления» воды. После выпусков золошлаковая смесь попадает на отмытые «пляжи», где постепенно, по мере движения в сторону пруда отфильтровывается. Вода, с остатками мелкодисперсной фракции золы, попадает в пруд - осветитель, отстаивается и через специальный шандорный колодец сбрасывается в протоку Малая Затонская. Пыление при сборе, транспортировке и складировании золы отсутствует.
Так как потребление мазута в годовом топливном балансе не превышает 0,3%, поэтому, в соответствии с п.2.11 РД34.02.. выбросы от сжигания этого топлива учитывались только в годовых нормах выброса.
Очистка уходящих дымовых газов от котлов осуществляется в золоочистных установках - электрофильтрах УГ-2-4-53, средняя эффективность очистки по золе составляет 97,71%.
Аналитический обзор
Учитывая важность проблемы защиты атмосферы от выбросов оксидов азота (NОx), в настоящее время резко возросло число публикаций, отражающих увеличение объема исследований, направленных на изучение механизмов образования оксидов азота при сжигании топлива и разработку методов снижения их уровня. Эти методы подразделяются на химические, физические и технологические.
|
|
|
Химические методы
загрязнение очистка оксид азот
Все химические методы очистки дымовых газов от оксидов азота - процессы денитрификации, как и процессы десульфуризации, можно разделить на сухие и мокрые. Особенностью первых является то, что в большинстве случаев они предназначены для избирательной очистки газов только от оксидов азота с образованием конечного продукта молекулярного азота. Мокрые (жидкофазные) методы можно разделить на процессы без регенерации абсорбента (одноразовое использование) и процессы с регенерацией абсорбента (т.е. абсорбент циркулирует по замкнутому контуру). Последние методы используют, как правило, для одновременной очистки дымовых газов от диоксида серы и оксидов азота. Конечными продуктами таких методов наряду с молекулярным азотом являются соединения, используемые в качестве удобрения. Реализация этих продуктов может в значительной степени компенсировать затраты на строительство и эксплуатацию установок очистки дымовых газов.
Сухие методы
К основным методам удаления NОx с помощью сухой очистки относятся:
адсорбция;
каталитическое восстановление;
высокотемпературное (некаталитическое) восстановление аммиаком.
Адсорбционные методы
Адсорбционные методы - одни из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений. Область применения современных адсорбентов в процессах очистки газов очень широка.
Основными промышленными адсорбентами являются активированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты.
Активированный уголь (АУ) нейтрален как к полярным, так и к неполярным молекулам адсорбируемых соединений. АУ менее селективны, чем другие адсорбенты, и одни из немногих пригодны для работы во влажных газовых потоках.
Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Их недостаток - снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия. Даже синтетические цеолиты, приготовленные с заданными размерами пор, не позволяют преодолеть предпочтительность адсорбции полярных молекул. Вследствие этого при наличии паров воды эти цеолиты не поглощают те молекулы, размеры которых соответствуют их пористой структуре.
|
|
|
Импрегнированные адсорбенты (ИА) бывают:
с пропиткой, представляющий химический реагент, который позволяет превращать за счет химической реакции трудноадсорбируемое соединение в легкоадсорбируемое;
ИА, в которых пропитка играет роль катализатора разложение удаляемых примесей.
ИА с периодически действующей в качестве катализатора пропиткой.
Адсорбция молекул газообразного вещества на поверхности твердого адсорбента сопровождается выделением тепла, количество которого зависит от природы образующихся связей между молекулами адсорбируемого вещества и адсорбента. Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). В последнем случае теплота адсорбции значительно выше, чем в первом, что создает дополнительные проблемы перегрева адсорбента в ходе очистки газов и усложняет аппаратурное оформление процесса.
Для проведения процесса адсорбции разработана различное аппаратурное оформление. Наиболее распространены адсорберы с неподвижным слоем гранулированного или сотового адсорбента. Процессы непрерывного осуществления адсорбции с регенерации адсорбента в отдельных аппаратах позволяют создавать системы с движущимся зернистым слоем адсорбента, через который непрерывно фильтруется газовая смесь. Адсорберы могут быть одно- или многосекционными. В каждой из секций зернистый слой адсорбента находится в псевдоожиженном состоянии. Отдельно можно выделить адсорберы с “текущим” адсорбентом. В зависимости от мест ввода и вывода частиц возможно организация “течения” адсорбента по различным линиям движения. Достаточно распространены также адсорберы с движущимся плотным слоем адсорбента.
Американской фирмой “Юнион Карбайд” разработан процесс очистки отходящих газов от оксидов азота на молекулярных ситах, получивший название "Пуре Сив”. Очищаемые отходящие газы содержат 3500 см 3/ м 3 NОx, 6000 см3/ м3 паров воды, 3 % кислорода. Процесс каталитического окисления NО в NО2 осуществляется на молекулярных ситах при 10 ата с последующей адсорбцией NО2. Система состоит из двух слоев адсорбента: один - адсорбирует, другой - регенерирует. Процесс позволяет снизить NОx в отходящих газах до концентрации 10 см3 / м 3 и увеличить выход НNО3 на 2,5 %.Адсорбционная способность молекулярных сит сохраняется достаточно долго, а как катализатор окисления они служат более двух лет.[6]
|
|
|
Научно - технический центр “ЭКОСОРБ” Ассоциации “Космонавтика - Человечеству” является разработчиком технологии очистки отходящих газов от NОx и SO2 на основе адсорбционно - восстановительного метода с использованием углеродных активированных сорбентов. Результаты экспериментальных исследований и опытно - промышленных испытаний, в том числе на Иркутской ТЭЦ - 10, котельных Кузбасса, положены в основу проекта установки по очистке отходящих газов от NОx и SО2 производительностью около 50 тыс. м 3/ ч.
Запатентована установка и способ очистки отходящих газов, основанный на адсорбции токсичных компонентов из отходящих газов углеродным адсорбентом, регенерации адсорбентов и восстановлении продуктов реакции углеродом до нетоксичных компонентов.
Отсюда наименование способа: адсорбционно - восстановительный (АВ). Предлагаемый способ позволяет проводить совместную очистку газов от NОx и SО2 в две стадии, также разделительную очистку либо от NОx, либо от SО2. Целью разработки является повышение эффективности и экономичности процесса очистки отходящих газов, повышение эксплуатационной надежности технологического оборудования.
Каталитические методы
Каталитические методы обезвреживания газов позволяют эффективно производить очистку газов от оксидов азота. При использовании этих методов, как правило, проводят восстановление оксидов азота восстанавливающими агентами: NH3, СО, СН4 другие углеводороды, Н2, коксовый газ, из которых чаще всего применяют аммиак. В качестве катализаторов используют кокс, металлы платиновой подгруппы, оксидов, гидроксидов и солей металлов переменной валентности. Катализаторы изготавливают в виде шаров, гранул, пластин, трубок, колец. В последнее время одной из наиболее оптимальных форм их применения считают блоки сотовой структуры.[ 17]
Общую схему каталитических методов восстановления можно представить в следующем виде:
|
|
|
вoсстановление
NОx ------------ N2 + H2О
Каталитические методы дают возможность:
перерабатывать многокомпонентные газы с малыми концентрациями вредных примесей;
добиваться высоких степеней очистки;
вести процесс непрерывно;
избегать в большинстве случаев образование вторичных загрязнителей;
переводить экологически опасные примеси в безвредные или даже в полезные.
Недостатки каталитических методов связаны чаще всего с проблемами поиска, приготовления дешевых катализаторов и обеспечения их длительной эксплуатации.
Промышленно освоенные каталитические методы восстановления NОx условно можно разделить на два основных класса:
высокотемпературное каталитическое восстановление, которое протекает только в бескислородной среде при использовании в качестве восстановителя горючих газов;
селективное каталитическое восстановление, особенностью которого является взаимодействие восстановителя с оксидами азота в присутствии кислорода
Высокотемпературное каталитическое восстановление осуществляют в присутствии газов восстановителей водорода, оксида углерода, углеводородов (пары керосина, нефтяной и природный газ) Для начала реакции газы должны быть нагреты в зависимости от природы катализатора и восстановителя до 200-480С. Нижний предел соответствует восстановлению NОx водородом при использовании в качестве катализатора платины на носителе. Температура 480С необходима при восстановлении природным газом. Оксиды азота восстанавливаются до N2. Процесс восстановления оксидов азота горючими газами требует первоначального “выжигания” кислорода, что сопровождается повышением температуры.
Процессы неселективного высокотемпературного каталитического восстановления применительно к газаx ТЭС развиваются в Германии. Первоначально проводят восстановление оксидов азота за счет ввода в топливные газы метана. Процесс протекает при температуре 450С на катализаторе из благородных металлов. Затем на втором катализаторе при 400С осуществляется окисление SО2 в SО3 с последующим получением серной кислоты. Одним из вариантов этого процесса является каталитическое восстановление NОx и SО2 метаном при недостатке кислорода до N2 и H2S с последующим получением из H2S товарной серы. В рассматриваемых случаях отмечается явление коррозии металла и рост затрат на восстановитель - метан.
К недостаткам метода высокотемпературного каталитического восстановления следует отнести высокую начальную температуру реакции, значительный расход восстановителей на “выжигании” кислорода, затраты на утилизацию тепла отходящих газов и поддержание необходимого температурного режима процесса (Т < 850C), появление выбросов оксида углерода.
В последнее время появились разработки катализаторов, позволяющие восстанавливать оксиды азота углеводородами (пропан-бутан) в присутствии кислорода. Катализаторы для такого процесса представляют собой цеолиты типа ZSM-5, промонтированные медью, или перовскиты. Процесс осуществляется при температурах 450-800С, времени контакта по катализатору -0,2-0,3с.Эффективность удаления NОx достигает 95% при отношении концентрации оксидов азота и восстановителя (пропан-бутан) -1:2 и содержания кислорода в очищаемых газах - 3 -5%.[12]
Селективное каталитическое восстановление (СКВ) наиболее распространено для очистки газов от NОx. Особенностью процесса является взаимодействие восстановителя с оксидами азота в присутствии кислорода. Таким восстановителем, широко применяемым в промышленных условиях, является аммиак.
Основными реакциями, протекающими при восстановлении оксидов азота в кислородсодержащей среде, являются следующие:
4NH3+4NO+O2-4N2+6H2O
8NH3+6NO2-7N2+12H2O
NH3+5O2-4NO+6H2O
NH3 +3O2-2N2+6H2O
2NH3+2O2-N2O+3H2O
Оптимальной для протекания реакции восстановления в зависимости от катализатора и носителя считается температура 200 - 400С. Основными промышленными катализаторами селективного восстановления оксидов азота аммиаком являются ванадийсодержащие катализаторы. Пентоксид ванадия имеет высокую активность при относительно низких температурах (< 400C), значительную устойчивость к воздействию оксидов серы. Это свойство катализатора делает его пригодным для обезвреживания газов ТЭС.
Основные области применения методов СКВ - это очистка отходящих газов от NОx в производстве азотистой кислоты и дымовых газов при сжигании топлива. Общая доля установок селективного каталитического восстановления NОx в дымовых газах в Японии и США оценивается в 65% (от общего числа установок очистки от NОx). По некоторым оценкам, к 2000 году треть всего производства аммиака в США потребуется для селективного каталитического восстановления NОx.[3]
Применение метода СКВ для очистки газов ТЭС имеет ряд особенностей, связанных с запыленностью отходящих газов, их сравнительно высокой температурой, а также содержание в них диоксида серы. Эти особенности обуславливают работы по созданию значительного разнообразия технологических схем. Дымовые газы ТЭС перед очисткой от NОx могут быть очищены от пыли и диоксида серы для увеличения срока службы катализатора. Однако это приведет к их охлаждению и резко увеличит стоимость их денитрификации (примерно на 30%) за счет повторного нагрева. Для нагрева может быть использован движущий слой катализатора (в частности кокс).
|
|
|
