Очистка газов от летучей золы.

Сухая центробежная сепарация: сухой газовый поток закручивается с сепараторе и уловленная зола стекает по стенкам, а очищенные газы с оставшейся золой удаляются в ДТ. η=0,98-0,99 (в реальности 0,7-0,8). На более мощных колах устанавливаются батарейные циклоны.

Мокрый скруббер: η=0,95-0,96.

Улавливаются даже мелкие фракции. Может быть использован на малых и средних котлах и малозольных топливах. Использование таких золоулавителей увеличивает сброс токсичных вод. Снижается КПД к.а. за счет потерь теплоты с водой системы ГЗУ. Нет возможности полезно использовать золу.

Электрофильтры: η=0,9998-0,9999.

Используются на крупных угольных блоках. Идеальная скорость пыле-газового потока - не более 1 м/с. Эффективность работы зависит от свойств золы. Так, если она не проводит ток, то не будет держать и заряд.

Матерчатый (рукавный) фильтр: η=0,99998-0,99999 (доходит даже до 100%).

Учитывая громоздкость конструкции их применяют на небольших ТЭЦ Европы. А также на всех мусоросжигательных заводах и предприятиях цветной металлургии.

Часто используются в комплексных системах сероочистки.

Основные приемы снижения токсичного недожога.

Решение этой проблемы лежит в правильном выборе всей системы подготовки и сжигания топлива. Качество сжигаемого топлива, его полное выгорание в топке зависит от тонкости помола, уровня подсушки.

В слоевых топках и в кипящем слое температура процесса ниже, недожог больше. КС дает хорошее перемешивание с воздухом, а ЦКС обеспечивает более глубокое сгорание. Слоевые топки этого не дают. При увеличении избытков воздуха можно обеспечить большую температуру процесса горения.

На мусоросжегательных заводах применяются слоевые топки с подводом воздуха на специальные колосники. Для сжигания коммерческих углей эти топки не целесообразны. Большинство угольных ТЭС мира работает на котлах с камерными топками.

Для камерных топок очень важен уровень тепловых напряжений и способ подачи воздуха через горелки или специальные оконца для подвода воздуха. Обычно, чем ниже тепловые напряжения, тем больше опасность появления недожога и тем больше воздуха требуется подать и тем ниже температура горения. Только в таких топках можно обеспечить полноту сгорания при низких избытках воздуха при глубоком подавлении оксидов азота.

ЦКС позволяет снизить температуру и избытки воздуха, но все нравно на них высок механический недожог.

На мощных КА с факельным сжиганием рекордно низкое снижение мех и хим недожога можно добиться в двух разных технологических схемах:

1. Топки со специальными вихревыми горелками и нестехиометрическим сжиганием угольной пыли с дожиганием в верхней части топки и подачей воздуха через специальные сопла;

2. Вертикальные топки со ступенчатым вводом воздуха.

Кроме отдельных зарубежных топок проблема подавления токсичных продуктов неполного горения без образования прямо в топке не решается без образования NO_x. Это главное препятствие внедрения этих технологий.

Проблема образования и подавления выбросов оксидов азота органических топлив.

При сжигании органического топлива в воздушной атмосфере, часть азота воздуха сгорает и образуются соединения: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅. Все они горят с поглощением теплоты. , N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅ – живут доли секунды и переходят в N₂. А NO и NO₂ и выбрасываются в ДТ. До 95 % NO через 5-7 секунд переходит в NO₂. При этом NO₂ токсичнее NO.

Я.Б. Зельдович в 1941 году обнаружил: чем больше температура и избыток воздуха, тем больше оксидов азота. Отсюда два основных способа подавления NOx:

1. Снижение температуры горения;

2. Снижение избытков воздуха в зоне горения.

Для обычных топок со снижением температуры горения увеличивается недожог (механический). Температура горения связана с тепловым напряжением топочного объема. Ограничения связаны со схемой сжигания и конструкцией топки.

Снижение избытков воздуха возможна только в схеме со ступенчатым подводом воздуха.

Продукты мех недожога содержат СО, канцерогены, которые токсичнее NO_x.

Традиционные методы подавления оксидов азота снижением температуры горения.

Основная часть NO_x образуется из азота воздуха. При этом образование окислов азота проходит по-разному у разных топлив и в разных топках.

Избытки воздуха приводят к образованию NO_x.

Для снижения содержания оксидов азота необходимо снизить температуру горения. При температуре 900 ⁰С скорость образования NOx равна скорости их разложения. При больших температурах скорость образования становится больше скорости разложения. При температурах ниже 900 ⁰С скорость разложения больше скорости образования, значит (теоретически), при таких температурах образование NO_x из молекулярного воздуха не происходит (при этом образуются N₂O).

Снизить NО_x в условиях когда α на 3-5% больше α_крит, можно снизить температуру двумя способами:

1. Снижением тепловых напряжений в топки через увеличение топочного объема и улучшением заполнения факелом топки. Объем топки увеличивается, горелки расположены в 2, 4 яруса.

2. Газовая рециркуляция. Дымовые газы с температурой около 300 ⁰С в количестве 10-15 % подаются в топку с помощью ДРГ. Газы рециркуляции снижают температуру не только своей массой, но и разбавлением факела инертными дымовыми газами. Возможны нарушения: при больших присосах воздуха и содержании О₂ за в.э. выше, чем в топке, то тогда эффективность этого способа снижается. Поэтому его целесообразно использовать на газоплотных котлах. При втором способе главное – место и способ ввода газов рециркуляции в топку. Самое эффективное это вводить газы в верхнюю часть топки, в низ черз холодную воронку. В объем под горелками – не эффективно. Большой эффект достигается вводом газов рециркуляции через горелки:

1. Периферийный кольцевой канал вокруг горелки. Малая эффективность: дает только 18-20 % снижения NO_x.

2. Через центральный канал горелки. Не применяется. Теоретически самый эффективный (снижение до 60 %). Но при 5-7 % рециркуляции начинается сажеобразование и недожог.

3. Ввод газов рециркуляции врассечку между потоками топлива и воздуха. Максимальное снижение NO_x 30-40 % без недожога.

4. Подача тщательно подготовленной смеси воздуха и газов рециркуляции. До 90 % снижается выход оксидов азота.

3. Двухстадийное сжигание. Основан на затягивании горения. На первой стадии часть топлива сжигается с недостатком воздуха, а во второй части – с избытком. Возможно три способа реализации: изменением подачи топлива на горелки; изменением подачи воздуха; одновременное их изменение.

Впрыск пара и воды в факел. Мгновенное снижение образование NO_x, но снижается и КПД на 2-3 %. Достоинством данного метода является то, что он является единственным при котором происходит одновременное подавление канцерогенов C₂₀H₁₂. Все остальные методы представляют опасность с точки зрения образования канцерогенов, которые на 4-5 порядков опаснее NO_x.