Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Индикаторы ЕЭС России

Частота в ЕЭС России
Генерация и потребление (час)
План генерации и потребления
Генерация и потребление (сут)
Температура в ЕЭС России

Улучшение экологических показателей работы энергетических установок

Возрастающий интерес к современным энергетическим технологиям обусловлен их высокими технологическими и экологическими показателями работы.

Для второй группы технологий увеличение экологических показателей работы энергоустановок, созданных на их основе, достигают различными методами: повышением общей эффективности процесса (увеличение КПД приводит к меньшим удельным выбросам вредных веществ на единицу вырабатываемой энергии), снижением температуры процесса (особенно в технологиях кипящего слоя), оптимальным распределением воздушного дутья и образованием топливной смеси (технологии стадийного сжигания, горелки с низким выбросом оксидов азота), добавлением в реактор связывающих сорбентов (действующих избирательно на отдельный компонент или комплексно на несколько), глубокой химической очисткой газов в процессах с/без использования катализаторов (в схемах газификации).

Основное влияние на снижение выбросов оксидов азота оказывает температура. А для оксидов серы необходим оптимальный подбор температуры процесса, вида сорбента и его фракционного состава (для случая улавливания при сжигании в кипящем слое). Влияние приведенных параметров для случая сжигания в кипящем слое рассмотрено ниже.

Главные источники загрязнения, которые образуются при сжигании твердого топлива и законодательно ограничиваются в большинстве стран — это оксиды азота (NOx), оксиды серы (SOx) и пыль.

Выбросы оксидов азота. По характеру образования оксидов азота различают “термические”, “топливные” и “быстрые”. Особенностью “термических” NOx является их сильный (почти экспоненциальный) рост с повышением температуры. Образование “топливных” NOx связано с наличием азотной составляющей в угле и в меньшей степени зависит от температуры Доля “быстрых” NOx в общем вкладе, как и зависимость от температуры, незначительна.

Основной причиной низких выбросов NOx, которые образуются при сжигании в КСД, являются низкие значения температур в слое — от 800 до 900 °С (по сравнению со значениями 1200—1700 °С при пылеугольном сжигании). В этом случае “термические” NOv практически не образуются и основной вклад вносят “топливные” и “быстрые” NO,. Обычно в NO, переходит от 5 до 20 % азота топлива, из которых около 90 % составляет монооксид азота (NO) и 10 % — диоксид азота (N02).

В ПКСД-топках наибольшие значения NOx обнаружены в нижней части слоя, меньшие — в верхней части, где происходит восстановление NO, до молекулярного азота N2 за счет взаимодействия с Н2, СО и коксом.

Более низкие выбросы NO*, полученные при сжигании в КСД по сравнению со сжиганием при атмосферном давлении, объясняются следующим образом. В обоих случаях в топку для связывания оксидов серы подают сорбент. Однако при сжигании в КСД свободный СаО практически не образуется из-за высокого парциального давления С02. Отсутствие свободного СаО, который, как полагают, содействует образованию NO, при атмосферном давлении, приводит к появлению меньшего количества NO, при сжигании в КСД. Кроме того, ослабляется взаимная связь между уровнями выбросов NO, и SO,, низкие значения которых могут быть одновременно достигнуты в КСД. Повышение выбросов NO, в основном происходит с ростом избытка воздуха (большие концентрации атомарного кислорода) в результате работы на сниженных нагрузках.

Уровень выбросов оксидов азота в ЦКСД еще меньше, чем в ПКСД вследствие многоступенчатого ввода воздуха и, следовательно, меньших избытков воздуха. Отметим, что уровень выбросов N20, которые не регулируются законодательно, примерно сравним с уровнем выбросов пылеугольных блоков.

В особых случаях, когда уровни NO, должны быть существенно снижены, возможно использование обычных методов подавления NOx: селективное не каталитическое восстановление (СНКВ) или селективное каталитическое восстановление (СКВ).

Выбросы оксидов серы. Для связывания образующихся оксидов серы в топку кипящего слоя подается сорбент (известняк или доломит). Протекание реакций связывания оксидов серы в кипящем слое под давлением и при атмосферном давлении идет по разным схемам. Первая стадия — разложение известняка и доломита (атмосферное давление):

СаСОэ -> СаО + С02,

СаС03 * MgC03 -> СаО * MgO + 2С02;

вторая стадия (атмосферное давление):

2СаО + S02 + 1/2O2 -> CaS04 + СаО (свободный оксид кальция).

СаО * MgO + 1/2O2 -> CaS04 * MgO,

При сжигании под давлением первая из указанных реакций практически не происходит из-за высокой устойчивости карбоната кальция (смещение равновесия реакции в сторону исходных продуктов). Разложение доломита идет по реакции

CaC03 * MgC03 -> CaC03 * MgO + С02.

В результате связывание оксидов серы под давлением идет по реакциям

2СаС03 + S02 + 1/2O2 -> CaSO4 + С02 + СаС03,

СаСО3 * MgO + SO2 + 1/202 -> CaS04 * MgO + С02.

Таким образом, твердые отходы при КСД-технологии не содержат свободного СаО.

Для котлов кипящего слоя, работающих при атмосферном давлении, использование известняка в качестве сорбента более предпочтительно, чем доломита из-за меньших удельных массовых расходов материала на связывание оксидов серы. В то же время полагают, что использование доломита при связывании под давлением более предпочтительно, чем известняка. Это объясняется тем, что известняк теряет реакционную способность с повышением давления из-за уменьшения пористой структуры (вытеснение реакции на внешнюю контурную поверхность из-за блокировки пор).

Эффективность связывания оксидов серы зависит от свойств угля (степени метаморфизма и химической структуры), свойств сорбента (его реакционной способности, пористости), значений Ca/S, а также других параметров. Оптимальной для эффективного связывания считают температуру около 850 °С. Важен для этого и выбор распределения частиц сорбента по размерам. Лучшему связыванию серы способствует также достаточно длительное время пребывания твердых частиц и газа в ПКСД (за счет низких скоростей ожижения и глубоких слоев).

В то же время эффективность подавления оксидов серы в ЦКСД может быть достигнута при меньших значениях отношения Ca/S в топливной смеси, так как процесс связывания протекает в слое и надслоевом пространстве. Используемые в ЦКСД частицы сорбента меньше, чем в ПКСД. Это повышает эффективность связывания в ЦКСД и позволяет уменьшить расход сорбента при одинаковых уровнях связывания.

Современная автоматическая мойка колес на стройплощадке — это максимально эффективная очистка от грязи не только колес, но и днища, внутренних и внешних сторон дисков автотранспорта.



Читайте также:

Последние аварии на объектах электроэнергетики РФ

Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100