 |
Процесс глубокой очистки газов выбросов от оксида азота
|
|
|
|
Процесс предназначен для уменьшения содержания токсичных оксидов азота, образующихся в тепловых агрегатах при сжигании любого вида органического топлива. Предлагаемый процесс позволяет практически полностью очистить газовые выбросы от оксидов азота и, таким образом, обеспечить любые требования по выбросам этих соединений в атмосферу.
Процесс сочетает в себе элементы каталитического и некаталитического восстановления оксидов азота, при этом доля каждой стадии в суммарной эффективности различна в зависимости от условий проведения процесса.
Предлагаемый процесс характеризуется следующими преимуществами по сравнению с известными методами очистки газов:
Итоговая эффективность очистки при любом режиме работы теплового агрегата близка к 100% и остается постоянной во всем диапазоне изменения нагрузки.
Процесс глубокой очистки газов от оксидов азота может применяться практически во всех отраслях промышленности на тепловых агрегатах, использующих органическое топливо. Его технические возможности позволяют достичь высокой эффективности в тех случаях, когда другие известные методы не приводят к желаемому результату. В основном это относится к тепловым агрегатам, работающим с переменной нагрузкой. К ним относятся паровые, водогрейные и энергетические котлы, дизельные двигатели различного назначения, газотурбинные установки, газомотокомпрессоры и др.
Широко распространенные в Западной Европе системы SCR рассчитаны на использование в качестве восстановителя оксидов азота газообразного аммиака. В то же время известно, что использование аммиака в больших количествах в условиях крупных городов представляет собой дополнительную экологическую проблему, поэтому во многих странах существуют жесткие ограничения на его использование. Все действующие системы SCR могут быть легко переоборудованы для использования предлагаемого процесса без применения аммиака и без замены каталитического блока.
|
|
|
Высоко температурное (некаталитическое) восстановление аммиаком
В последнее время в литературных данных этот метод называют - гомогенное восстановление аммиаком.
Одним из наиболее простых и дешевых газофазных технологий денитрификации газов являются термические (деструктивные) методы. Они основаны на термическом разложении оксидов азота путем их перевода в соединения с низкой температурой разложения.
Суть метода заключается в том, что к газу, содержащему NОx, добавляют газообразный аммиак, количество которого стехиометрически соответствует содержанию оксидов азота. При наличии водяных паров в газовой фазе протекает реакция избирательного взаимодействия аммиака с оксидами азота.
Образующиеся при этом аэрозоли нитрита и нитрата аммония имеют температуру разложения в 4-5 раз ниже, чем у оксидов азота. Вместе с газом они направляются в камеру дожигания, где поддерживается температура 240 - 250С.[16] Одним из разработчиков процесса гомогенного восстановления аммиаком считается американская фирма ”Exxon”. Процесс очистки основывается на протекании следующей основной реакции:
NO + 2NH3 + 1/2O2 - 2N2 + 3H2O.
Восстановление протекает в основном при 900 - 1000С. При более высоких температурах возрастает окисление аммиака в оксиды азота по реакции:
NH3 + 5/4O2 - NO + 3/2H2O,
и снижается степень очистки.
Жидкофазные (мокрые) методы денитрификации газов
Поглощение оксидов азота отходящих газов различными жидкими поглотителями является одним из распространенных и давно используемых в промышленности способов. Доступность методов абсорбционной очистки в большой мере определяется тем, что в отличии от большинства сухих способов, они не зависят от колебаний концентрации примеси на входе и не требуют применения высоких температур.
|
|
|
Жидкофазные методы можно разделить на два основных блока:
абсорбционные методы без регенерации абсорбента. Существенным их недостатком является образование отработанных абсорбционных растворов, требующих дальнейшей переработки.
абсорбционные методы с регенерацией абсорбента, т.е. когда абсорбент циркулирует по замкнутому контуру. Из системы выводятся только продукты утилизации. Это безусловно более перспективные способы, так как позволяют утилизировать оксиды азота в виде товарных продуктов и не создают массовых стоков.
Кроме общего разделения жидкофазных методов на два основных блока, для понимания физико - химических основ рассматриваемых процессов, можно предложить следующую классификацию абсорбционных методов очистки газов от NОx:
окислительно - абсорбционные, когда окисление NO проводится в газовой фазе перед стадией абсорбции с использованием таких окислителей, как О2, О3, Cl2, ClO2, Cl2O, воздух, пары HNO3 и т.п.;
абсорбционно - окислительные, когда окислитель дозируется в сорбционный раствор. В качестве окислителей используют довольно широкий спектр соединения: KbrO3, KmnO4, H2O2 в виде калатрата с мочевиной и др.
окислительно - абсорбционно - восстановительные, когда увеличение эффективности извлечения NОx из газа проводят окисление NО в газовой фазе до оптимального соотношения, а восстановитель входит в состав сорбционного раствора;
абсорбционно - восстановительные, из восстановителей применяют NH4OH, сульфамиловую кислоту, гидроксиломин, тиосульфаты, карбомиды, амины и т.д.
Физические методы
К физическим методам очистки дымовых газов от оксидов азота можно отнести удаление их при воздействии микросекундного пучка электронов.
В настоящее время интенсивно исследуются электрофизические методы очистки дымовых газов. В их основе лежит использование для ионизации газа различного рода электрических разрядов и электронных пучков. В ионизированном с их помощью влажном газе протекают реакции образования свободных радикалов типа О, ОН, О2Н. Эти радикалы вступают в реакции с оксидами азота, в результате чего образуется азотная кислота. При добавлении аммиака кислота образует соли аммония в виде твердого порошка, которые улавливаются с помощью различного рода фильтров. С точки зрения получения низких энергозатрат эффективно использование электронных пучков. В связи с достаточной технологической проработкой для этих целей применяются непрерывные ускорители, формирующие электронные пучки с плотностью тока 10-9 - 10-5 А/см2. При этом достигаются высокая степень очистки от оксидов азота - до 98 - 100%, затраты энергии на удаление одной токсичной молекулы составляет величину 15 - 20 еV
|
|
|
Заключение
Производственная практика проходила в период с 09.06.2014г. по 09.07.2014 г. в подразделении ТЭЦ-3 ОАО «СИБЭКО» расположенном в Ленинском районе города Новосибирска. Продукцией предприятия является производство тепловой и электрической энергии. ТЭЦ-3 снабжает теплом потребителей в Ленинском и Кировском районах.
В процессе производства тепловой и электрической энергии от ТЭЦ-3 в атмосферный воздух выбрасываются такие вещества как, серы диоксид, азота диоксид, пыль неорганическая, азота оксид, углерода оксид.
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.
Литература
1. Инструкция по нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для тепловых электростанций и котельных РД 153-34.0-02.303-98.
. Проект предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу.
. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. - М.: Энергоатомиздат,1987. -144 с.
. Патент РФ № 4515605 С1 6 В 01 D 53/56,1997 Салова Т.Ю.,Николаенко А.В. Способ очистки газов от оксидов азота.
|
|
|
