ДИПЛОМ (1228807), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

С другой стороны, имеется достаточное количество пылеугольных котлов, в которых высоковлажные и зольные угли сжи­гаются в топках с твердым шлакоудалением с максимально раз­виваемой температурой 1600...1700 К. Понятно, что для сниже­ния выбросов N0X практически бесполезно дальнейшее уменьше­ние температурного уровня. В этом случае более эффективны методы, воздействующие на изменение концентрации окислителя в реакционной зоне.

7.1 Частичная рециркуляция дымовых газов

Классификации теплотехни­ческих методов снижения вредных выбросов с продуктами сгорания котлоагрегатов, которая охватывает наиболее апробированные в промышленности способы борьбы с N0X при сжигании различных видов топлива. Как показали результаты многочисленных иссле­дований, частичная рециркуляция дымовых газов в топочную камеру является одним из эффективных методов по­давления выбросов N0X. В этом случае дымовые газы на выходе из котла забираются и подаются в топку либо через шлицы под горелками, либо через кольцевой канал вокруг горелок, либо путем подмешивания газов в воздух перед горелка

Последний способ ввода рециркулирующих газов обеспечивает наибольшее снижение температуры в зоне горения. Рециркуляция дымовых газов наряду с уменьшением температурного уровня в топке приводит к снижению концентрации кислорода, т.е. к растягиванию зоны горения и более эффективному охлаждению этой зоны топочными экранами. Подмешивая до 20–25 % продуктов сгорания в воздух, удается снизить содержание N0Xна 30–35 %.

7.2 Подача воды или пара в ядро факела

Подача воды или пара в ядро факела также приводит к снижению выбросов оксидов азота. Этот способ предусматривает впрыск влаги в количестве 3-5 % от расхода топлива, что по аналогии с вводом рециркулирующих газов уменьшает максималь­ную температуру в зоне горения. По сравнению с обычным сжи­ганием газа и мазута данный метод позволяет на 10 % подавить образование N0X. Кроме того, впрыск влаги в топку эффективен не только для подавления оксидов азота, но и для уменьшения образования оксида углерода, углеводородов и сажистых частиц вследствие увеличения их скорости выгорания за счет повыше­ния концентраций радикалов Н* и 0Н*в реакционной зоне.

7.3 Многоступенчатое сжигание топлива

Радикальным способом подавления образования оксидов азота является организация многоступенчатого сжигания топли­ва. В отличие от традиционного (одноступенчатого) сжигания топливо сжигают в несколько ступеней, подводя на каждой сту­пени только часть воздуха, необходимого для горения. В ко­тельной практике иногда применяют двухступенчатое сжигание топлива, а в некоторых случаях – трех- и многосту­пенчатое (если позволяет объем пространства в топочной каме­ре, необходимого для завершения выгорания топлива). Зарубеж­ный и отечественный опыт эксплуатации котлов свидетельствует о возможности в 1,5-2,0 раза уменьшить концентрацию N0X в продуктах сгорания при организации двухступенчатого сжигания. Сущ­ность данного метода заключается в том, что в первичную зону горения подается воздуха меньше, чем необходимо теоретичес­ки, т. е. , а во вторичную зону с некоторым избытком: . В ре­зультате в первичной зоне происходят снижение максимальной температуры в ядре факела и уменьшение содержания кислорода, что способствует подавлению образования оксидов азота. Из-за разбавления продуктами сгорания последующее горение протека­ет при более низкой температуре, вследствие чего во вторич­ной зоне горения оксиды азота фактически не образуются. Конструктивно метод двухступенчатого сжигания топлива можно осуществить в котельных агрегатах с двухъярусным расположе­нием горелок на высоте топочной камеры. При этом практически не требуется существенной реконструкции котла, связанной с дополнительными затратами. приведе­на зависимость для определения экологической эффективности процесса двухступенчатого сжигания:

Перечисленные выше теплотехнические способы при комплексном их использовании могут существенно снизить образование окси­дов азота в топке.

Эффективность теплотехнических способов уменьшения образования оксидов азота в топках котлов приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1

Эффективность теплотехнических способов уменьшения образования оксидов азота в топках котлов

Вид топлива	Возможные пределы снижения образования N0X, %
	Снижение избытка воздуха в топке	Двухсту-пенчатое сжигание	Рецирку-ляция части дымовых газов	Ступенча-тое горе-ние при малых	Рецирку-ляция при малых	Впрыск влаги в факел
Мазут Уголь	33 25	40 35	33 33	73 60	70 55	10 10

Выбор приоритетных методов сокращения выхода N0X из котлоагрегатов должен определяться в каждом конкретном слу­чае не только технико-экономическими соображениями, но и конструктивными особенностями котельных агрегатов.

Есть способы, эффективно подавляющие образование N0X в котлах с большим топочным объемом, которые в то же время неприемлемы для кот­лоагрегатов с малыми топками. Так например, для котлов конс­трукции «Универсал» и других с небольшими по объему топочны­ми камерами практически недопустим метод рециркуляции дымо­вых газов, поскольку наряду с подавлением оксидов азота рез­ко возрастают выбросы оксида углерода, сажи и углеводородов.

В подобных котлах целесообразно применение методов интенсив­ного охлаждения факела путем дополнительного экранирования топки, рассредоточения фронта горения, т.е. использования в котлоагрегатах большого числа маломощных горелок взамен од­ной горелки высокой теплопроизводительности, а также путем секционирования топки двухсветными экранами.

Сущность пос­леднего метода заключается в интенсификации теплообмена в топках котлов, что уменьшает время протекания реакции окис­ления азота в зоне горения за счет увеличения скорости ох­лаждения продуктов горения. В работе показано, что при­менительно к котлоагрегатам и печам секционирование топок двухсветными 20–30 % сократить выход оксидов азота. Реальные возможности практического использо­вания на предприятиях железнодорожного транспорта указанных теплотехнических способов следует рассматривать комплексно, т. е. с учетом протекания в топках котлов взаимосвязанных процессов горения, теплообмена и образования не только окси­дов азота, но и сопутствующих загрязняющих веществ в дымовых газах.

7.4 Метод сни­жения избытка воздуха в топке.

Чаще всего на практике при эксплуатации котлоаг­регатов для подавления образования N0X используют метод сни­жения избытка воздуха в топке. Однако в этом случае появля­ется опасность загрязнения атмосферного воздуха оксидом уг­лерода, сажей и углеводородами. Поэтому данный способ можно рекомендовать для котельных агрегатов при условии хорошего смесеобразования и в сочетании с мероприятиями дожигания продуктов неполного сгорания в хвосте Факела.

7.5 Золоуловители. Электрофильтры

Для охраны воздушного бассейна наиболее важными являются мероприятия, сокращающие выбросы с дымовыми газами электростанций твердых частиц (золы), оксидов серы и азота. Методы борьбы с выбросами твердых частиц Количество твердых частиц золы и недожога топлива (под недожогом топлива имеется в виду механический недожог, т.е. твердые частицы несгоревшего топлива), образующихся в топках котлов и уносимых из топки дымовыми газами, пропорционально количеству сжигаемого топлива, его зольности и степени шлакоулавливания. Последняя составляет 5-10 % при твердом и 15-30 % при жидком шлакоудалении. Для котлов с механизированными слоевыми топками этот показатель значительно выше 80 %. Количество летучей золы, выбрасываемой в атмосферу энергетическими установками, определяется эффективностью очистки газов в золоуловителях, устанавливаемых за котлами. В нашей стране и за рубежом взят курс на максимально возможную очистку газов от золы. Например, в Англии предусматривается очистка дымовых газов от золы на 99,2, а в ФРГ на 99,5 %. У нас принято, что КПД золоуловителей должен быть для электростанций, сжигающих зольные топлива, - 99,5 %.

По принципам действия золоуловители разнообразны: электрофильтры, мокрые инерционные, сухие инерционные. Наиболее дешевы мокрые золоуловители. Ими оснащена половина электростанций страны. Такие аппараты относительно компактны, работают устойчиво, обеспечивая степень очистки газов 95-97 %. Основные трудности эксплуатации этих аппаратов связаны с износом футеровки, а также с обеспечением надлежащего качества орошающей воды. Наиболее надежны и удобны в эксплуатации сухие инерционные золоуловители. Однако область их применения ограничивается сравнительно низкой эффективностью, особенно для мелкодисперсных частиц. 30 % электростанций имели электрофильтры. В настоящее время должная эффективность работы электрофильтров обеспечивается не всегда: степень очистки определяется физико- химическими свойствами золы и дымовых газов, а также скоростью движения и температурой этих газов. При совершенствовании конструкции электрофильтров их эффективность может быть доведена до 99- 99,5 %. Несмотря на то, что методы обеспыливания дымовых газов в настоящее время наиболее разработаны, действующие и вновь устанавливаемые аппараты во многих случаях не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. В настоящее время средняя по стране эффективность золоочистки находится на уровне 95 %. Новые энергетические котлы оснащаются электрофильтрами эффективностью 99 % и выше. Большинство применяемых золоуловителей избирательно улавливают относительно крупные фракции золы, тогда как именно в мелких фракциях концентрируются тяжелые металлы и другие токсичные компоненты. Установлено, что по дисперсному составу зола в известной мере копирует угольную пыль, и поэтому степень помола угля непосредственно влияет на очистку газа, так как крупная зола лучше улавливается. Таким образом, уже на этапе топливоподготовки можно предусматривать мероприятия, обеспечивающие снижение выброса золы.

Летучая зола отличается повышенным абразивным воздействием на механизмы и силикозным - на организм человека из-за большого количества диоксида кремния. Пыление вызывает снижение продуктивности сельскохозяйственных полей, сокращение ресурса механизмов, работающих в зоне запыленности, и ухудшает санитарное состояние территории, что негативно влияет на здоровье человека. Особенно неблагоприятно проявляется пыление золоотвалов в районах с большими скоростями ветра. В этих условиях золоотвал может послужить источником загрязнения территории площадью в несколько сот квадратных километров. По этим причинам мероприятия, направленные на уменьшение и нейтрализацию вредного воздействия пыления золоотвалов, важнейшие при их эксплуатации.

Имеются различные способы пылеподавления золоотвалов. Наиболее распространенным является увлажнение их поверхности. В частности, на золоотвалах устраивают дождевание. В особо тяжелых случаях предпринимаются попытки поддержания в секциях золоотвалов более высокого уровня воды путем подачи в них осветленной воды. В тех случаях, когда обводнение золоотвала невозможно, его засыпают привозным грунтом. В целях предотвращения пыления заполненных секций золоотвалов осуществляется их консервация, включающая отсыпку растительного слоя земли, посев смеси луговых трав, подкормку минеральными удобрениями и полив в течение 2 лет до образования сомкнутого травяного покрова. Такого рода консервация выполнена на ряде золоотвалов в центральной полосе России с умеренно влажным климатом, где не требуется полива. Утилизация золошлаковых отходов в народном хозяйстве - это важное природоохранное мероприятие, приносящее существенный экономический эффект.

В то же время утилизация золошлаковых отходов в нашей стране находится на уровне 10 % ежегодных отходов, что совершенно недостаточно. Основными направлениями их использования является: известкование кислых почв - 3,3 млн.т, добавки в бетоны и растворы - 3,2 млн.т, обвалование дамб золоотвалов - 2,6 млн.т и др.

В настоящее время имеются отработанные технологии использования золы и золошлаков для производства различных строительных материалов: бетонов, в том числе ячеистых, глиноземного керамзита, иглопористого гравия, шлакоблоков и др. В дальнейшем предполагается увеличить использование отходов для производства строительных материалов (цемента, кирпича), в сельском хозяйстве для известкования кислых почв, а также внедрить новые технологические способы переработки золы и шлака в строительные материалы, в частности такие прогрессивные материалы, как шлакогранулят и азерит.

Диоксид серы и продукты его взаимодействия с другими загрязнителями осаждаются на почву, попадают в водоемы в виде аэрозолей и растворов, которые выпадают с атмосферными осадками (кислотные дожди). В районах расположения крупных ТЭС наблюдается повышенное содержание сульфатов в почвах, в связи с чем снижается их продуктивность. Вредное влияние диоксида серы усиливается при наличии в воздухе оксидов азота, поэтому санитарными нормами введено требование учета суммации концентраций оксидов серы и азота. Основное количество серы в дымовых газах находится в виде диоксида серы (до 99 %) и только 1 % приходится на триоксид серы.

Однако концентрация именно S03 в дымовых газах определяет коррозию элементов газовоздушного тракта. Доля S03 в газе снижается с ростом температуры и с уменьшением избытка воздуха в топке. Такое ведение процесса горения возможно при поддержании точного соотношения между количествами топлива и воздуха.

Существует большое количество методов очистки дымовых газов от S02, основанных на селективном поглощении серы различными соединениями. Наиболее экономичные мокрые способы очистки имеют один существенный недостаток - ухудшают способность дымовых газов рассеиваться, в результате чего зачастую концентрация S02 в приземном слое электростанции, несмотря на очистку, оказывается выше допустимых норм. К особенностям сероулавливающих установок электростанций относится их крупномасштабность.

Площадь, занимаемая сероулавливающими установками, соизмерима с площадью основных сооружений электростанции. Эксплуатация сероулавливающих установок связана с потреблением значительного количества реагентов (известняка, извести, аммиака и др.) и образованием соответствующего количества отходов сероулавливания, которые могут иметь и товарную ценность.

При данных природных условиях и заданных размерах выбросов вредных веществ в атмосферу уровень их концентрации зависит от конструкции дымовой трубы, в первую очередь от ее высоты (концентрация обратно пропорциональна квадрату высоты трубы).

Характеристики

Список файлов ВКР