- •Природоохранные технологии тэс и аэс
- •Содержание конспекта лекций
- •Лекция 1. Основы глобальной экологии как науки. Значение природоохраны в энергетике
- •Парниковый эффект
- •Озоновый слой
- •Выбросы, сбросы, загрязнения
- •Основные законы экологии
- •1. Закон физико-химического единства (в.И. Вернадский)
- •2. Закон устойчивого развития
- •3. Законы энергоэкологической толерантности (выносливости) человека, всего живого мира и 3-х сред обитания.
- •Биосфера
- •Экологические трудности Российской энергетики
- •Итоговые выводы
- •Лекция 2. Энергоэкология и ее задачи. Воздействие тэс и аэс на окружающую среду Задачи энергоэкологии, как науки. Сопоставление тэс и аэс.
- •Сопоставление тэс и аэс
- •Влияние электрических сетей на окружающую среду
- •Лекция 3. Технологии десульфуризации на тэс
- •Десульфуризация в котле
- •Десульфуризация газа и жидкого топлива
- •Метод прямого обессеривания
- •Лекция 4. Удаление серы из мазута Газификация сернистого мазута на тэс с очисткой продуктов газификации от серы
- •Лекция 5. Очистка дымовых газов от окислов серы
- •Мокрые способы очистки
- •Лекция 6. Технология денитрации при сжигании энергетических топлив на тэс
- •Способы снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания
- •Химическое воздействие присадками на факел горения
- •Лекция 7. Промышленная очистка дымовых газов от nOx
- •Природоохранные технологии на тэс с гту
- •Лекция 8. Основы золоулавливания на тэс
- •Механические золоуловители
- •Расчет батарейных циклонов (бц)
- •Расчет золоуловителей с трубой Вентури
- •Сокращение выбросов твердых частиц в атмосферу
- •Лекция 9. Устройство и работа электрофильтра
- •Основы расчета электрофильтра
- •Комбинированный золоуловитель
- •Аэродинамика потока в электрофильтре
- •Обслуживание электрофильтра, его задачи
- •Лекция 10. Дымовые и вентиляционные трубы
- •Особенности выбора числа и типа дымовых труб
- •Основы аэродинамического расчета дымовых труб
- •Учет и ограничение выбросов
- •Лекция 11. Удаление, складирование золошлаков на тэс
- •Лекция 12. Технологии защиты от вредных сбросов тэс, аэс, химического и теплового загрязнений Водные балансы тэс, аэс, их особенности
- •Основные технологии защиты водоемов-охладителей (во) от химзагрязнений сбросными водами
- •Технологии очистки сточных вод
- •1. Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами
- •2. Сбросные воды от обмывки регенеративных воздухоподогревателей (рвп) и конвективных поверхностей котлоагрегатов (мазутные тэс).
- •3. Сбросные воды от водоподготовительных установок.
- •5. Воды от химических очисток теплосилового оборудования.
- •6. Воды консервации теплосилового оборудования.
- •7. Воды, сбрасываемые системами гидрозолошлакоудаления (только тэс на твердом топливе).
- •Бессточный режим работы тэс, аэс
- •Защита во от теплового загрязнения
- •Основные балансовые уравнения охлаждения циркводой конденсаторов
- •Требования к ограничению тепловых загрязнений
- •Лекция 13. Технологии очистки газообразных радиоактивных отходов аэс
- •Очистка технологических газов
- •Очистка вентвоздуха
- •Парогазоаэрозольный фильтр защитных контейнментов аэс с ввэр. Обеспечение целостности защитной оболочки.
- •Дезактивация оборудования на аэс.
- •Дезактивация оборудования от тро.
- •Дезактивация жро
- •Лекция 14. Обращение с отходами аэс. Снижение объема отходов
- •Снижение загрязняющих сбросов и отходов аэс
- •Порядок определения нормативов плат за выбросы аэс
- •Радиационные характеристики сжигания каменного угля
- •Лекция 15. Воздействие топливного цикла аэс на окружающую среду
- •Топливный цикл
- •Получение концентратов чистых соединений и преобразование урана
- •Обогащение урана
- •Анализ безопасности захоронений ядерный отходов
- •Переработка отвс на основе uo2для замкнутого топливного цикла
- •Радон и меры защиты.
- •Лекция 16. Приоритеты в области природоохранных технологий в энергетике
- •Лекция 17. Основы экологической политики в России сегодня и на перспективу до 2020–2030г.
- •Совершенствование электрофильтров и золоудаления
- •Сероочистка дымовых газов
- •Денитрация дымовых газов
- •Ограничение выбросов co2
- •Снижение объема сточных вод
- •Оценка рисков загрязнения окружающей среды
- •СпиСок Литературы
- •Приложение 1. Основные радионуклиды (радиоактивные изотопы) основных элементов
- •Приложение 2. Меры жидких и сыпучих тел.
- •Приложение 3 Терминология.
- •Приложение 4. Средние показатели выбросов и сбросов для аэс с ввэр 1000.
Десульфуризация в котле
СибВТИ разработал низкотемпературное сжигание КАУ (канско-ачинских углей). При этом происходит связывание 30–50% серы кальцием золы в обычной топке. В случае ввода активированной золы в тракт котла связывание серы возрастает до 80%. При установке тканевого фильтра происходит еще до 5% связывания серы.
Активирование золы – размол ее в струйной мельнице с разрушением стекловидной поверхностной оболочки значительной доли частиц. При этом существенно вырастает абсорбционная способность эоловых частиц.
Кузнецкий уголь – снижение выбросов оксидов серы до 300–400 мг/м3 обеспечивается "сухой" технологией – вводом известняка в верхнюю часть топочной камеры.
"Мокросухая" технология – это ввод известковой суспензии в форкамеру перед первым полем электрофильтра. Это российско-американская технология.
Десульфуризация газа и жидкого топлива
Косвенное обессеривание – это вакуумная перегонка или селективная экстракция, затем более легкие компоненты обессериваются гидроочисткой и вновь смешиваются с общей массой нефти. Невозможно получить по такой технологии топливо с Cs < 1%.
Метод прямого обессеривания
– нефтяной остаток подвергается каталитической гидрообработке в среде H2 при повышенных температуре и давлении без отделения (предварительного) более тяжелой части.
Трудности:
наличие в нефтяных остатках тяжелых металлов – "отравителей" катализаторов.
наличие в составе мазутов асфальтенов – крупных органических структур с большим количеством ароматических ядер, насыщенных серой, которые закоксовывают катализаторы.
Лекция 4. Удаление серы из мазута Газификация сернистого мазута на тэс с очисткой продуктов газификации от серы
В генератор подается мелкораспыленный форсунками подогретый мазут и нагретый в компрессоре воздух давлением около 6 бар.
Газификация достигается в результате частичного сжигания мазута при недостатке воздуха (α=0,4–0,45).
При этом в генераторе происходит повышение температуры до 1300 °С и несгоревшая часть мазута подвергается гидролизу.
Продукты газификации содержат: CO2 = 0,029; CO = 0,225; H2 = 0,175; CH4 = 0,001; N2 =0,566 (долей объемных). Такой газ имеет Qн = 1200 ккал/м3.
Согласно технологической схеме (рис. 4.1) происходят следующие процессы.
Рис. 4.1. Схема гизификации сернистого мазута на ТЭС с очисткой продуктов газификации
Продукты газификации направляют из генератора в котел – утилизатор (включен в основную схему ТЭС), где они охлаждаются с 1300 до 350–400 °С, затем в газо-газовый теплообменник (ГГТ), в котором они охлаждаясь до 200 °С, подогревают очищенный от сероводорода газы до 300 °С.
Из теплообменника продукты газификации направляются в систему очистки от твердых частиц (скруббер, трубы Вентури с брызгоуловителем и пенным промывателем). Улов частично направляется на дожигатель в генератор.
Очищенные от сажи газы поступают в адсорбер, орошаемый щелочным реагентом для поглощения сероводорода. Продукты после поглощения сероводорода поступают на регенерацию, с выделением сероводорода (30–50% Скон). Далее H2S используется для производства элементарной серы. Очищенные насыщенными парами газы подогреваются в газо-газовом теплообменнике и поступают в газовую турбину, где вновь после работы в ней охлаждаются до 160 °С и далее направляются к горелкам котла.
Преимущества:
газы свободны от окислов серы и ванадия, а также содержат меньше окислов азота, так как температурный уровень в топочной камере ниже, чем при сжигании высококалорийного топлива;
объем продуктов газификации составляет всего лишь 4–5% объема дымовых газов из-за высокого давления процесса газификации;
получается элементарная сера. Удаление серы и ванадия достигается более полно, чем на НПЗ.
Недостатки:
дополнительное производство с незнакомыми персоналу продуктами. Оборудование нельзя установить на действующих станциях из-за компоновочных сложностей;
на ТЭС значительно усложняются вопросы техники безопасности и охраны труда, общей безопасности, производства, ремонта;
снижение экономичности выработки электроэнергии.
Связывание серы в процессе сжигании мазута в кипящем слое частиц известняка.
Сернистый мазут сжигается в кипящем слое твердых частиц, в который погружены поверхности нагрева котла.
При этом теплообмен в топочном устройстве более интенсивен, чем при камерном сжигании, на 90% химически связывается сера, содержащаяся в топливе при сжигании.
Пониженный уровень температур в зоне горения, а значит – меньше образование окислов азота в продуктах сгорания.
Пример (один из вариантов): сжигание сернистого мазута в кипящем слое частиц известняка.
Стадии процесса:
измельчение в дробилке;
псевдоожижнной слой дроблёнки в топке;
термическая диссоциация CaCO3= CO2+CaO
4CaO +4S=CaSO4+3CaS и поглощение серы;
удаление отработавшегося известняка на регенерацию.
Замыкание процесса происходит в кипящем слое частиц окиси кальция при атмосферном давлении с регенерацией окиси кальция и повторным ее использованием.
Согласно технологической схеме рис. 4.2 происходят процессы:
Рис. 4.2. Сжигание сернистого мазута в кипящем слое частиц известняка
Кусковой известняк CaCO3 измельчается в дробилке, а из дробилки отсеивается фракция, крупные частицы которой имеют размер 5мм, а меньшие (меньше 2 мм) отсеиваются от фракции, чтобы избежать их выноса из кипящего слоя с продуктами сгорания.
Фракция известняка поступает в бункер, далее пневмотранспортом в топочное устройство котла на беспровальную решетку слоем 1–1,2 м, под которую подается воздух на горение. В кипящий слой частиц по мазуто-проводу равномерно распределяется мазут. В слой заведены также поверхности нагрева котла, отбирающие тепло от кипящего слоя и поддерживающие температуру 850 °С.
Термическая диссоциация известняка происходит по реакциям:
CaCO3=CO2+CaO
4CaCO+4S=CaSO4+3CaS
сульфат сульфид
Окись кальция, реагируя с серой сжигаемого мазута, образует в восстановительной зоне сульфид, в окислительной – сульфат кальция. Часть частиц кипящего слоя, поглотившего серу топлива, через переливное устройство непрерывно удаляется из слоя в бункер отработавшего известняка, из него пневмотранспортом подается в регенератор. Свежий известняк добавляется на подпитку.
В регенераторе по принципу кипящего слоя проходит реакция на беспровальной решетке:
3CaSO4+CaS=4SO2+4CaO при Т=1000–1100 °С
Под решетку подаются продукты сгорания топлива, а в слой – регенерируемый материал.
Недостатки:
необходимы изменения конструкции парогенераторного оборудования, новые агрегаты и системы;
новые пылевидные отходы и новые задачи по обеспечению экологичности ТЭС. Кооперация ТЭС с производством серной кислоты или серы связаны с выбросами загрязняющих веществ на очень низких отметках;
жидкое топливо, подаваемое на ТЭС и ТЭЦ, ограничено.