Вопрос № 35

Круговые способы очистки газа от Н2 S. Отличительной особенностью круговых способов очистки газа от Н2 S является выделение сероводорода из поглотителя в концентрированном виде с целью его дальнейшей переработки в серу или серную кислоту. В качестве поглотителя чаще всего применяется моноэтаноламин, который кроме сероводорода поглощает также углекислый газ.

Наиболее известными этаноламинами, используемыми в процессах очистки газа от H₂S и СО₂ являются: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), триэтаноламин (ТЭА), дигликольамин (ДГА), диизопропаноламин (ДИПА), метилдиэтаноламин (МДЭА).

До настоящего времени в промышленности на установках по очистке кислых газов в качестве абсорбента, в основном, применяется моноэтаноламин (МЭА), а также диэтаноламин (ДЭА). Однако в последние годы наблюдается тенденция по замене МЭА на более эффективный абсорбент — метилдиэтаноламин (МДЭА).

На риснке показана основная однопоточная схема абсорбционной очистки газа растворами этаноламинов. Поступающий на очистку газ проходит восходящим потоком через абсорбер навстречу потоку раствора. Насыщенный кислыми газами раствор с низа абсорбера подогревается в теплообменнике регенерированным раствором из десорбера и подается на верх десорбера.

После частичного охлаждения в теплообменнике регенерированный раствор дополнительно охлаждается водой или воздухом и подается на верх абсорбера.

Кислый газ из десорбера охлаждается для конденсации водяных паров. Конденсат в виде флегмы непрерывно возвращается обратно в систему для поддержания заданной концентрации раствора амина.

Вопрос № 42

Оксиды азота поступают в дымовые газы в результате окисления азота воздуха при высоких температурах, а также азота, содержащегося в топливе

CNO=CBNO+CTNO

,

где CBNO и CTNO — концентрации в газах NO, образовавшегося соответственно за счет азота воздуха и азота топлива.

Образование оксида азота из воздуха определяется температурным уровнем в ядре топочной камеры, вследствие чего он получил название «термического». При высоких температурах в топке происходит диссоциация некоторой части молекул кислорода и затем атомарный кислород вступает в реакцию с азотом воздуха, а образовавшийся атомарный азот — в реакцию с молекулой кислорода:

N₂ + O = NО + N;

N + O₂ = NО + O.

В топочной камере образуется в основном оксид NO, а диоксид NO₂, по которому ведут расчет, получается за счет доокисления оксида в атмосфере. Концентрация оксидов азота в уходящих газах находится в пределах от 0,2 до 1,5 г/м³ (см. табл.7.1.2).

Частичное подавление образования термических оксидов азота осуществляется организацией топочного процесса при возможно более низкой температуре в зоне горения и малом избытке воздуха.

Наименьшее образование NO при сжигании газа и мазута наблюдается при низких избытках воздуха. Если выход NO при коэффициенте расхода воздуха на выходе из топки α''т > 1,05 принять равным единице, то относительное изменение выхода NO от варьирования α''т иллюстрируется данными, приведенными в табл. 7.6.1.

Таблица 7.6.1. Зависимость относительного выхода NO от коэффициента расхода воздуха на выходе топки α''т

α''т	Вид топлива
Газ	Мазут
> 1,05	1,0	1,0
1,03—1,05	0,89	0,9
<1,03	0,78	0,75

Одним из способов подавления образования NO является рециркуляция дымовых газов. В этом случае дымовые газы при температуре 300—400 °С забираются с помощью специального дымососа из конвективной шахты и подаются в топочную камеру. Ввод газов в топочную камеру может осуществляться через шлицы под горелками или через кольцевой канал вокруг амбразур горелок. Применяется также способ подмешивания газов в воздух перед горелками. Исследования показали, что наиболее эффективным оказался последний способ, при котором происходит наибольшее снижение температуры в ядре факела. Подмешивая до 20—25 % дымовых газов, удается снизить содержание оксидов азота на 40—50 %.

Рециркуляция газа наряду с уменьшением температуры горения приводит к снижению концентрации кислорода, что уменьшает скорость горения и приводит к растягиванию зоны горения и более эффективному охлаждению этой зоны топочными экранами. Однако введение рециркуляции связано с дополнительными капитальными затратами и повышенным расходом энергии на собственные нужды. На частичных нагрузках парового котла необходимость в рециркуляции отпадает.

Хорошие результаты дает двухстадийное сжигание, при котором в нижние ярусы горелок подается с топливом неполное количество воздуха (50 – 70%), в связи с чем в этой части топки происходит неполное горение с частичной газификацией топлива при пониженной температуре. Остальное количество воздуха (50 – 30%) подается выше основных горелок. Отвод теплоты из первичной зоны горения должен быть достаточно большим, чтобы заключительная стадия процесса горения происходила при более низкой температуре.

Образование термических оксидов азота в большой степени зависит от типа применяемых горелок (см. табл.7.4.4).

Значительный эффект снижения оксидов азота удается получить за счет ввода воды в зону горения. Так, при замене парового распыла мазута водяным по схеме МЭИ на паровом котле с встречным расположением горелок удалось при 10 % -ной добавке воды от массового расхода мазута получить долю снижения выхода оксидов азота b₆ = 0,6, для других типов топочных устройств (циклонных топок, топок с подовыми горелками) эффект оказывается несколько меньшим (b₆ = 0,7—0,8). Снижение КПД парового котла за счет увеличения потерь с уходящими газами не превышает 1 %. Это мероприятие удобно использовать в моменты повышения концентраций оксидов азота в воздухе на уровне дыхания при неблагоприятных метеоусловиях.

В табл. 7.6.2 приведены ориентировочные усредненные данные по эффективности различных способов снижения образования оксидов азота в топках котлов.

Таблица 7.6.2. Возможные пределы снижения образования оксидов азота в топках котлов, %

Вид топлива	Способы снижения оксидов
Поддержа-ние малых значений избытка воздуха	Двухсту-пенчатое горение	Двухсту-пенчатое горение при малых избытках воздуха	Рецирку-ляция дымовых газов	Рецирку-ляция при малых избытках воздуха	Впрыск воды или пара
Природный газ	33	50	90	33	80	10
Мазут	33	40	73	33	70	10
Уголь	25	35	60	33	55	10

Из табл. 7.6.2 видно, что за счет комбинации различных способов образования оксидов азота при сжигании природного газа можно сократить образование оксидов азота в 5-10 раз, при сжигании мазута — примерно в 3 раза, а на твердом топливе — в 2 раза. Выбор наиболее эффективных способов подавления образования оксидов азота или их комбинаций должен выполняться с учетом местных условий на основании технико-экономических расчетов.