- •Курс: охрана окружающей среды в теплотехнологии: выбросы теплотехнических установок
- •Модуль 2
- •Оглавление
- •Дидактический план
- •Литература Государственные стандарты Российской Федерации и руководящие документы
- •Основная
- •Дополнительная
- •1. Образование и методы снижения выбросов оксидов азота
- •1.1. Образование оксидов азота при горении органических топлив
- •1.2. Режимные мероприятия по снижению выбросов оксидов азота
- •1.3. Технологические методы снижения выбросов оксидов азота при факельном сжигании органического топлива
- •1.3.1. Влияние конструкции горелки на эмиссию оксидов азота
- •1.3.2. Различные схемы ступенчатого сжигания
- •1.3.3. Рециркуляция дымовых газов
- •1.3.4. Предварительный подогрев угольной пыли
- •1.4. Очистка дымовых газов от оксидов азота
- •1.4.1. Селективное каталитическое восстановление оксидов азота
- •1 Дымовой газ; 2 датчики расхода; 3 датчики nOx; 4 блок управления технологическим процессом; 5 емкость nh3; 6 воздух; 7 реактор denox; 8 чистый газ
- •1.4.2. Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота
- •1.4.3. Гибридная схема очистки дымовых газов от оксидов азота
- •1.5. Методы расчетного определения мощности и валовых выбросов оксидов азота котлами тэс
- •2. Образование и методы снижения выбросов диоксида серы, ванадия и бенз(а)пирена
- •2.1. Сероочистка дымовых газов тэс
- •2.1.1. Концепция сероочистки
- •2.2. Основные технологии сероочистки дымовых газов
- •Краткая характеристика технологий сероочистки Сухие технологии
- •Мокро-сухие технологии
- •Мокрые технологии
- •Конверсия so2 в so3
- •2.3. Методы снижения выбросов соединений ванадия при сжигании жидкого топлива
- •2.4. Образование и методы снижения выбросов бенз(а)пирена при сжигании топлив
- •2.4.1. Физико-химические свойства бенз(а)пирена и условия его образования
- •2.4.2. Экологическая характеристика бенз(а)пирена
- •2.4.3. Условия нормирования выбросов бенз(а)пирена с уходящими газами котельных установок
- •2.4.4. Влияние конструктивных особенностей и режимных параметров котлов на образование бенз(а)пирена при сжигании различных топлив
- •Газомазутные котлы
- •Пылеугольные котлы
- •Котлы малой мощности
- •2.4.5. Рекомендации по снижению выбросов бенз(а)пирена в атмосферу с уходящими газами котельных установок
- •3. Охрана водного бассейна от сбросов энергопредприятий
- •3.1 Охрана водного бассейна от сбросов тэс
- •Технология водоиспользования на тэс
- •Охлаждение конденсаторов турбин
- •Системы гидрозолоудаления
- •Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами
- •Обмывочные воды регенеративных воздухоподогревателей (рвп) и поверхностей нагрева котлов при сжигании сернистых мазутов
- •Химические промывки и консервация оборудования
- •Подготовка добавочной воды котлов и подпиточной воды теплосети
- •Поверхностные ливневые и талые сточные виды с территории тэс
- •Грунтовые воды систем водопонижения
- •3.2. Нормирование сбросов загрязняющих веществ со сточными водами тэс
- •Экономический механизм природопользования
- •3.4. Основные направления сокращения сброса и утилизации сточных вод Воды систем охлаждения
- •Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами
- •Обмывочные воды рвп и поверхностей нагрева котлов
- •Сточные воды химических промывок и консервации оборудования
- •Поверхностные, ливневые и талые сточные воды с территории тэс
- •Воды систем гидрозолоудаления
- •Грунтовые воды
- •Сточные воды водоподготовительных установок
- •Методы очистки сточных вод
- •3.5.1. Механическая очистка сточных вод
- •3.5.2. Химические методы очистки сточных вод
- •3.5.3. Физико-химические методы очистки сточных вод
- •1 Чан с исходным питанием; 2 насос для подачи водовоздушной смеси; 3 насос для подачи реагентов; 4 камера; 5 желоб для шламов; 6 труба для отвода очищенной жидкости
- •1 Корпус; 2 блок аэрации; 3 импеллеры; 4 сетка; 5 осветлитель пластинчатый; 6 шибер, 7 пенный желоб; 8 рама с подставкой
- •3.5.4. Основы биологической очистки сточных вод
- •3.5.5. Устройства для биологической очистки сточных вод
- •3.5.6. Доочистка сточных вод на активированных углях
- •3.5.7. Очистка поверхностных сточных вод предприятий энергетики и транспорта
- •1 Резервуар грязной воды; 2 и 6 насосы; 3 флотационная машина; 4 емкость для сбора пенопродукта; 5 резервуар чистой воды; 7 фильтры
- •Задания для самостоятельной работы
- •1. Перечислите технологические методы снижения выбросов оксидов азота:
- •2. Перечислите технологии сероочистки дымовых газов с использованием кальцита и извести:
- •3. Перечислите мероприятия режимного и технологического плана по снижению выбросов бенз(а)пирена:
- •5. Перечислите основные методы очистки сточных вод:
- •Глоссарий
- •Охрана окружающей среды в теплотехнологии: выбросы теплотехнических установок модуль 2
1.2. Режимные мероприятия по снижению выбросов оксидов азота
Анализ известных представлений о топочном процессе в сочетании с результатами промышленных испытаний позволил оценить возможности снижения выбросов NOx на действующих котлах за счет режимных мероприятий. В частности, эмиссия оксидов азота может быть уменьшена за счет правильного выбора избытка воздуха, выключения из работы одной или нескольких горелок, перераспределения избытков воздуха по ярусам или по отдельным горелкам. При правильной настройке топочного процесса реализация этих мероприятий приводит к снижению выбросов NOx на 10 40 %. Большая цифра относится к котлам, сжигающим природный газ или высокореакционные каменные угли.
При сжигании «трудных» топлив внедрение «малотоксичного» сжигания без соответствующей реконструкции топочной камеры может вызвать шлакование экранов, высокотемпературную коррозию или увеличение потерь с недожогом топлива.
Шлакование экранов налипание на экраны минеральной части топлива.
В первую очередь было изучено воздействие режимных факторов на концентрацию NOx в дымовых газах котлов. Так, например, на котле БКЗ-420-140/5 Карагандинской ТЭЦ-3 были проведены сравнительные опыты при одинаковой нагрузке, но при разном числе включенных мельниц (котел был оборудован пылесистемой, выполненной по схеме прямого вдувания и двухпоточными горелками, к каждой из которых угольная пыль поступала от двух молотковых мельниц).
При отключении одной из мельниц (с сохранением нагрузки котла) по блокировке закрывались шиберы на внутренние каналы вторичного воздуха тех горелок, которые после останова мельницы начинали работать одним каналом аэросмеси. При этом расход вторичного воздуха на эти горелки снижался примерно на 20 %, а на остальные четыре горелки почти на столько же увеличивался. Несмотря на увеличение расхода топлива через работающие мельницы, четыре горелки с одной стороны работали с повышенным избытком воздуха, а четыре горелки с другой стороны, на которые аэросмесь поступала по двум каналам, с пониженным коэффициентом избытка воздуха в горелках. Было показано, что при работе всех четырех мельниц и равномерной подаче вторичного воздуха коэффициент избытка воздуха в горелках равнялся примерно 1,10. Сжигание 2/3 топлива с пониженным избытком воздуха приводило к снижению концентрации оксидов азота примерно на 15 %.
Коэффициент избытка воздуха это отношение количества воздуха действительно поданного в топку, к теоретически необходимому. Он варьируется от вида топлива и способа сжигания от 1,05 до 1,5. Чем благоприятнее условия смешивания воздуха с топливом, тем меньше избыток воздуха.
Шибер заслонка (задвижка) для отделения различных частей водозаборных сооружений от водоема или друг от друга, для регулирования тяги в котлоагрегатах или печах (устанавливается в дымоходе); деталь шиберных насосов.
1.3. Технологические методы снижения выбросов оксидов азота при факельном сжигании органического топлива
Исследование физико-химических процессов образования воздушных и топливных оксидов азота показало, за счет чего можно существенно снизить образование NOx при сжигании органического топлива.
Однако реализация практически всех мероприятий, снижающих образование NOx, ухудшает топочный процесс и усложняет работу котельных установок.
Тем не менее длительный поиск, а также сочетание лабораторных и промышленных исследований в 8090-е годы XX в. позволили разработать такие инженерные решения, которые снижают эмиссию NOx, не ухудшая эксплуатационные характеристики котельных установок. В настоящее время для обеспечения норм по допустимым выбросам NOx на энергетических котлах применяются малотоксичные горелки (LNB), различные варианты ступенчатого сжигания (OFA и reburning-process), рециркуляция дымовых газов (FGR на газомазутных котлах). В России в стадии разработки находится новый процесс подавления NOx предварительный подогрев угольной пыли.
Результаты исследований механизма образования топливных оксидов азота при факельном сжигании органического топлива в котлах ТЭС показали, что имеются широкие возможности для существенного снижения выбросов NOx котлами, так как за счет изменения конструкции горелок и других элементов топочного устройства можно в значительной степени изменить основные параметры пылеугольного факела. Однако трудность реализации методов подавления оксидов азота состояла в том, что большинство технических решений, снижающих образование NOx, ухудшают топочный процесс и, наоборот, почти при всех мероприятиях, улучшающих горение органического топлива, одновременно увеличивается образование NOx.
И все же длительные поиски и большой объем промышленных испытаний позволили для большинства углей найти такие технические решения, которые снижают образование топливных NOx без заметного ухудшения топочного процесса.