Способы очистки выхлопов теплоэнергетических установок от CO, NOx зависимость от избытка кислорода

эффект. В то же время утилизация золошлаковых отходов в нашей стране

находится на уровне 10 % ежегодных  отходов, что совершенно недостаточно.

Основными направлениями  их использования является: известкование

кислых почв - 3,3 млн.т, добавки в бетоны и растворы - 3,2 млн.т,

обвалование дамб золоотвалов - 2,6 млн.т и др.

В настоящее время имеются  отработанные технологии использования

золы и золошлаков для производства различных строительных материалов:

бетонов, в том числе  ячеистых, глиноземного керамзита, иглопористого

гравия, шлакоблоков и  др.

В дальнейшем предполагается увеличить использование отходов  для

производства строительных материалов (цемента, кирпича), в сельском

хозяйстве для известкования  кислых почв, а также внедрить новые

технологические способы  переработки золы и шлака в строительные

материалы, в частности  такие прогрессивные материалы, как шлакогранулят

и азерит.

Защита от оксидов серы

15Тепловые электростанции  вносят существенный вклад в  загрязнение

воздушного бассейна выбросами  диоксида серы.

Диоксид серы и продукты его взаимодействия с другими

загрязнителями осаждаются на почву, попадают в водоемы в  виде аэрозолей

и растворов, которые выпадают с атмосферными осадками (кислотные

дожди). В районах расположения крупных ТЭС наблюдается повышенное

содержание сульфатов  в почвах, в связи с чем снижается их продуктивность.

Вредное влияние диоксида серы усиливается при наличии  в воздухе оксидов

азота, поэтому санитарными  нормами введено требование учета  суммации

концентраций оксидов  серы и азота.

Основное количество серы в дымовых газах находится  в виде диоксида

серы (до 99 %) и только 1 % приходится на триоксид серы. Однако

концентрация именно S03 в дымовых газах определяет коррозию элементов

газовоздушного тракта.

Доля S03 в газе снижается с ростом температуры и с уменьшением

избытка воздуха в топке. Такое ведение процесса горения  возможно при

поддержании точного соотношения между количествами топлива и воздуха.

Существует большое количество методов очистки дымовых газов  от

S02, основанных на селективном поглощении серы различными

соединениями. Наиболее экономичные  мокрые способы очистки имеют  один

существенный недостаток - ухудшают способность дымовых газов

рассеиваться, в результате чего зачастую концентрация S02 в приземном слое

электростанции, несмотря на очистку, оказывается выше допустимых норм.

К особенностям сероулавливающих установок электростанций

относится их крупномасштабность. Площадь, занимаемая

сероулавливающими установками, соизмерима с площадью основных

сооружений электростанции.

Эксплуатация сероулавливающих установок связана с потреблением

значительного количества реагентов (известняка, извести, аммиака и др.) и

образованием соответствующего количества отходов сероулавливания,

которые могут иметь и товарную ценность. Для улавливания 1 т оксидов

серы из дымовых газов  электростанций требуется 1,8 т известняка.

Химическая продукция, получаемая при очистке дымовых газов  от

диоксида серы, зависит  от выбранного технологического процесса. При

очистке аммиачно-циклическим  методом в качестве готовых продуктов

можно получить 100 %-ный сжиженный диоксид серы и сульфат аммония.

При использовании магнезитового  метода получается промежуточный

продукт - кристаллы сульфата магния, которые после их обработки (сушка,

обжиг) поступают в сернокислотное производство.

Очистка отходящих газов  от диоксида серы экономически выгодна  при

содержании 0,5-2,5 об.% Удаление SO2

из дымовых газов дело трудное, т.к.

необходимо переработать огромное количество газа, нагретого  до высокойтемпературы и с малым содержанием диоксида серы 0,1-0,4 об.%. Методы

дороги и малоэффективны.

Для очистки газов от сернистых  соединений применяют несколько

способов: промывку газов  водой, известковый, кислотно-каталитический,

комбинированный (сочетание кислотно-каталитического и известкового),

магнезитовый, аммиачные (мокрый и сухой) методы. Наиболее полно

разработаны три метода, основанных на селективном поглощении диоксида

серы: аммиачно-циклический, магнезитовый и известковый.

Известковый метод

После очистки от пыли газ  поступает в скруббер, орошаемый

известковым раствором:

SO2

+Ca(OH)2

=CaSO3

+H2

O

CaCO3

+SO2

=CaSO3

+CO2

CaSO3

+1/2O2

=CaSO4

Недостаток метода - образование  шлама, содержащего сульфит и

сульфат кальция, которые плохо растворяются в воде, непрореагировавшую

известь или известняк (СаО, СаСО3). Этот шлам не используют и сбрасывают

в отвал. За рубежом разработана  технология, позволяющая получать из

шлама влажный гипс, который  после соответствующей подготовки отвечает

требованиям строительной промышленности. Степень очистки этим методом

достигает 98 %.

Аммиачный метод

Основан на взаимодействии диоксида серы с водными растворами

сульфита аммония.

 SO2

+2NH3

+H2

O=(NH4)

2

SO3

SO2

+(NH4)

2

SO3

+H2

O=2NH4

HSO3

В зависимости от способа  разложения бисульфита аммония различают

несколько вариантов этого  метода:

-аммиачно-циклический метод  - заключается в поглощении диоксида

серы растворами сульфит- бисульфит аммония при низкой температуре и

выделении его при нагревании, степень извлечения диоксида серы - 90 %,

-аммиачно-автоклавный - сульфит  и бисульфит аммония нагревают  в

автоклаве при 140-160 о

С с получением товарных продуктов - серы и

сульфата аммония,

-при обработке бисульфита  аммония серной кислотой выделяющийся

диоксид серы используют для  производства серной кислоты - аммиачно-

сернокислотный метод,

17-при обработке бисульфита  аммония азотной (фосфорной) кислотой -

аммиачно-азотнокислотный (фосфорнокислотный). При этом образуется

диоксид серы, азотные и  фосфорные удобрения.

Аммиачные методы относительно экономичны и эффективны,

недостаток их - безвозвратные  потери дефицитного продукта - аммиака.

Магнезитовый метод

Основан на взаимодействии диоксида серы с суспензией оксида

магния:

 MgO+SO2

+6Н2

О=MgSO3 6Н2

О

Сульфит магния отфильтровывают, сушат и разлагают термически

(900-1000 о

С), при этом получается чистый SO2, который используется как

сырье для получения серной кислоты.

Преимущества метода - степень  очистки до 95-96 %, возможность

очистки запыленных газов  с высокой температурой, отсутствие отходов и

сточных вод.

Но способ громоздок, требуются  значительные капитальные и

эксплуатационные расходы (на регенерацию поглотителя), применяется

редко - в основном на установках, которые работают на сернистом топливе.

Аммиачный и магнезитовый методы в отличие от известкового

позволяют возвращать реагенты в производство или получать товарные

продукты.

Защита от оксидов азота

Образование оксидов азота  при высокотемпературном сжигании

топлива обусловлено в  основном окислением молекулярного  азота воздуха

непосредственно в зоне горения. При низкотемпературном сжигании топлива

увеличивается доля оксидов  азота, образовавшихся в результате окисления

связанного азота, входящего  в состав топлива. Этот процесс происходит

легче и быстрее, чем окисление  молекулярного азота воздуха  при

относительно низких температурах, например, для угля при 250-280 о

С.

Максимальный выход оксидов  азота наблюдается в зоне активного

горения. В остальных зонах, где уровень температуры относительно ниже,

атмосферный азот практически  не окисляется. Это означает, что  снижение

температуры горения топлива  способствует уменьшению содержания

оксидов азота в выбросах.

Снижение выбросов оксидов  азота с дымовыми газами электростанций

обеспечивается режимными  и конструктивными мероприятиями,

направленными на уменьшение образования газов в топках котлов

(двухступенчатое сжигание, рециркуляция дымовых газов в  зону горения, 

сжигание топлива при  малых избытках воздуха, разработка новых типов

горелок и различное конструктивное решение топочных устройств). Навыбор оптимального метода снижения содержания оксидов азота в топочной

камере существенно влияют мощность котла и вид топлива (газообразное,

жидкое, твердое).

На газомазутных энергетических котлах режимными и

конструктивными мероприятиями  удается сократить выброс оксидов  азота на

35-40 %. При этом увеличение  стоимости ТЭС не превышает  2 %. При

сжигании твердых топлив применение даже комплекса конструктивных и

режимных мероприятий  позволяет снизить выброс оксидов  азота не более

чем на 25 %.

Перспективным способом снижения выбросов оксидов азота является

очистка дымовых газов, которая  все шире практикуется за рубежом.

Азотоочистительные установки следует использовать лишь после

исчерпания возможностей подавления реакций образования оксидов азота

сравнительно дешевыми технологическими методами, так как очистка

дымовых газов от азота  сравнительно дорогое мероприятие.

Наиболее распространенный аммиачно-каталитический метод

разложения оксидов азота  имеет степень очистки до 85 %. В  качестве

катализаторов используются сплавы из металлов платиновой группы

(палладий, платина) или  составы, содержащие никель, хром, цинк, ванадий и

др.

6NO+4NH3

=5N2

+6H2

O

6NO2

+8NH3

=7N2

+12H2

O

Большого эффекта можно  достичь при сжигании твердых  топлив в

топках с "кипящим слоем", а также при газификации топлив и использовании

парогазовых установок. При  сжигании газифицированных топлив количество

оксидов азота может быть снижено на 80-90 %.

Защита от оксида углерода

Химические методы очистки  не нашли промышленного применения.

Используется в основном дожигание СО до СО2

при высоком содержании

СО, при низком - используют каталитическое окисление.

3) Рассеивание вредных  веществ в атмосфере

Концентрация вредных  веществ в приземном слое атмосферы зависит

не только от объема вредных  выбросов, но и от климатических и

метеорологических условий  местности, а также от конструкции  дымовой

трубы.

При данных природных условиях и заданных размерах выбросов

вредных веществ в атмосферу  уровень их концентрации зависит  от