 |
Методы снижения вредных выбросов на стадии подготовки топлива: десульфуриризация топлива.
|
|
|
|
Режимные мероприятия. Методы снижения выбросов на стадии сжигания часто называют технологическими (внутри топочными мероприятиями). Они направлены на изменение топочного процесса для создания условий подавления образования тех или иных вредных продуктов. Эти методы самые распространенные в энергетике из-за их простоты, высокой эфф-ти и низкой стоимости. К режимным технологическим мероприятиям относят такие внутритопочные методы понижения выхода NOх, для которых при их внедрении не требуется изменения конструкции топочной камеры, компоновки и конструкции горелочных устройств.
Это снижение выбросов оксидов серы. И тогда это проще чем очистка газов от NOx и еще один плюс – увеличение эффективности и надежности работы котлов.
Удаление еры из углей.Пиритную серу можно удалятьфиз методами, а органическую серу – термическим или хим образом. Физ методы связаны с предварительным измельчением угля до такой крупности кусков при которой основная масса ключенного колчедана высвобождается из структуры угля. Используют гравитационную и магнитную сепарацию (плотность колчедана больше плотности угля) Организация сера хим связана с углеродом и водородом на молекулярном уровне.
Хим методы. В них измельченный уголь реагирует с растворителями (водные растворы щелочей при повышенных температурах 350-450 С)
Снижение содержания серы из жидких топлив. Для получения малосернистого мазута (меньше 0.5% на рабочую массу) на нефтеперерабатывающих нефтезаводах организуют очистку исходной нефти от серы (она содержится в виде органических соединений в нефти и немного свободной серы)
2 метода: Прямой (степень очистки 80-98%) минус – высокая стоимость, что ведет к увеличению стоимости на 50%)
|
|
|
Косвенный (степень очистки меньше) топливо содержит 0.6 - 1% серы
Методы снижения вредных выбросов на стадии подготовки топлива: предварительная термическая обработка угольной пыли, высокотемпературный прогрев мазута.
Режимные мероприятия. Методы снижения выбросов на стадии сжигания часто называют технологическими (внутри топочными мероприятиями). Они направлены на изменение топочного процесса для создания условий подавления образования тех или иных вредных продуктов. Эти методы самые распространенные в энергетике из-за их простоты, высокой эфф-ти и низкой стоимости. К режимным технологическим мероприятиям относят такие внутритопочные методы понижения выхода NOх, для которых при их внедрении не требуется изменения конструкции топочной камеры, компоновки и конструкции горелочных устройств.
Предварительная термическая обработка угольной пыли.
При прогреве угольной пыли в восстановительной среде (альфа=0.04-0.05) происходит разрушение азотосодержащих компонентов топлива и вывод в газовую фазу вместе с летучими. Азотосодержащие-е соединения без О2восстанавливаются до N2c чем связано снижение выбросов NOx при сжигании угольной пыли. Эксперименты показывают, что при прогреве пыли до 600-1000К в течении 102 сек можно сниз. выход NOx в 1.5-2 раза. Больший эффект наблюдается для топлив с большим выходом летучих, при прогреве пыли ниже 550К не сказывается на выход NOх никак.
Высокотемпературный прогрев мазута.
В соответствии с ПТЭ для мазута определена вязкость, для достижения такой вязкости мазут должен подогреться до 117 град Цельсия (М-40) и 130-133 град. Цельсия М-100. Процесс горения капли мазута – 3 условных стадии:
1)прогрев до температуры кипения 190-320 гр.цельс. 2) испарение. 3) горение паровой фазы.
Длительность последних 2 процессов определяется температурой газов в топке, время процесса нагрева будет зависеть от температуры нагретого мазута. Установлено, что от темп-ры подогрева мазута существенно зависит выход NOx. При увеличении прогрева от 130 до 170 гр.цельс образование NOх увелич примерно на 20%. При дальнейшем прогреве до 250 гр.цельс было достигнуто снижени к-цииNOх в Дым-х газах на 40-50%. Снижение прогрева со 130 до 100С также снижает выброс NOх на 20%. При прогреве мазута до 170С на образование оксидов азота основное влияние оказывает температура, а при больших температурах прогрева – время.
|
|
|
Конструктивные мероприятия
Двусветный экран
Внутритопочный способ подавления образования оксидов азота. Для реализации требуется изменение топки, горел уст-в или компоновки горелок. Снижение выбросов NOx возможно благодаря интенсивном охлаждении ЗАГ путем введения дополнительных поверхностей горения: двусветные экраны. Часто используют для реконструкции барабанных котлов с прямоугольным сечением топки. Снижение NOx на 20-40%
Двухступенчатое сжигание топлива
Универсально для всех видов топлива. Через основные горелки в топочную камеру подается топливо с недостатком воздуха, остальная часть воздуха, необходимая для полного сгорания подводится выше по факелу через специальные шлицы или горелки отключенные по топливу. Т.о. в топочной камере реализуется 2 процесса: 1- Воспламенение и сгорание основной части топлива при α=0,8-0,95 2- Подача оставшегося воздуха, смешение с продуктами сгорания из 1-й ступени и догорание топливо-воздушной смеси. Уменьшение α на начальном участке факела приводит к снижению топливных и термических NOx, а во 2ой ступени снижается макс т-ра, что приводит к снижению термических NOx. Существует много схем, простейшая из них: организация воздушного дутья навстречу факелу. Общая проблема обеспечение качественного перемещения воздуха и прод сгор во 2ой ступени для предупреждения недожога топлива. Чем сильнее перемешивание, тем сильнее влияние на выход NOx. Эта проблема решается выбором места установки сопел и скорости подачи воздуха во 2ой ст. Эфф-ть 20-50% - на пылеугольных, до 75% - на ГМ котлах. На эфф-ть так же влияет место ввода воздуха в топочную камеру.в зависимости от вида топлива сопла должны обеспечивать изменение угла ввода воздуха. Эфф-ть зависит от технического состояния котла. Реализация 2хступенчатого сжигания на действующих котлах в большинстве случает сопровождается затянутым процессом горения повышением т-ры продуктов сгорания га выходе из топки, что вызывает: 1- увеличение доли теплоты на перегрев пара, 2 – увеличение химических и механических недожогов, 3 – возможное шлакование ширмовых экранов, 4 – небольшое увеличение т-ры поверхности трубных экранов, 5 – снижение КПД до 1%. Для новых котлов эти недостатки устранимы. Не для котлов СКД сжигающих сернистые топлива из-за коррозии. Достоинства: 1 – универсальности по топливу, 2 – высокая эфф-ть до 75%, 3 – небольшой объем реконструкций, 4 – возможно сочетание с технологическими мероприятиями.
|
|
|
Трехступенчатое сжигание
Можно исп для котлов СКД. Наряду с подавлением образования NOx на начальной стадии горения необходимо создать условия далее по факелу для их восстановления до молекулярного азота N2. Эфф-ть выше, чем при 2хступенчатом сжигании.
75-90% сжигается в нижней части топки с пониженным α -> подавление термических и топливных NOx. Выше горелочного уст-ва устанавливаются дополнительные горелки, через которые подается оставшееся топливо с недостатком воздуха. Α выбирается т. о. чтобы восле смешивания с прод сгор из 1ой ступени α был < 1. В такой среде подавляется не только NOx, но и происходит восстановление до N2.
Устанавливаются сопла для подачи воздуха, чтобы организовать зону дожигания -1 зона: первичное горение топлива, 2 зона: вторичное горение и восстановление до N2, 3 зона: дожигание прод сгор из 2 зоны. Организация такого сжигания возможна только при наличии нескольких ярусов горелок. Часто для усиления эфф-ти сниж NOx и умен недожога топлива на пылеугол котлах во 2ую ст вместо тверд топлива подается природ газ. Эфф-ть 65-80%. Доп эффект – использование в 1ой зоне совершенно малотоксичных горелок. Это сложная технология при реализации которой требуется учет большого числа факторов. Преимущества: 1 - универсальность по топливу, 2 - внедрение на СКД, 3 - высокая эфф-ть. Недостатки: 1 – сложность, 2 – объемные реконструкции, 3 – денежные и капитальные затраты, 4 – увеличение недожога топлива.
|
|
|
