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

конструкции дымовой трубы, в первую очередь от ее высоты (концентрация

обратно пропорциональна квадрату высоты трубы).

19В связи с этим рост  требований к охране воздушного  бассейна при

прочих равных условиях ведет  к необходимости увеличения высоты

дымовых труб, наиболее высокие  из которых в настоящее время  превысили

300 м. 

Создание высоких труб обходится достаточно дорого, причем их

стоимость по мере увеличения высоты возрастает почти по квадратичной

зависимости. Тем не менее стоимость дымовых труб значительно ниже, чем

сооружений по очистке  дымовых газов, что с экономической  точки зрения

говорит в пользу труб. Однако в настоящее время сооружение высоких

дымовых труб не признается в качестве генерального направления  охраны

воздушного бассейна, так  как вредные выбросы из высоких  дымовых труб

рассеиваются на весьма значительные расстояния. Отрицательное

воздействие электростанций на обширные территории страны может  иметь

различные неблагоприятные  последствия, в том числе такие, как кислотные

дожди, ухудшение состояния  атмосферы в удаленных районах  в результате

наложения выбросов на повышенные антропогенные и природные

концентрации вредных  веществ и т.п.

В связи с этим в настоящее  время приоритет отдается методам,

позволяющим максимально снизить выбросы вредных веществ в атмосферу,

после чего для обеспечения  должного ПДК допускается выбирать

соответствующую высоту труб.

В ряде районов (Восточная  Сибирь, Урал, Закавказье) наблюдаются

значительные концентрации вредных примесей вследствие того, что условия

погоды не обеспечивают рассеивания  и удаления промышленных выбросов

из приземного слоя атмосферы.

В таких районах требуется  обратить особое внимание на организацию

мероприятий по защите воздушного бассейна. Следует избегать

строительства предприятий  с большими выбросами в местах застоя воздуха и

часто повторяющихся туманов, более тщательно подходить к  выбору

площадок для предприятий  с учетом розы ветров.

Таким образом, тепловые электростанции, сжигающие органические

виды топлива, оказывают  существенное влияние на чистоту  атмосферного

воздуха. В то же время  следует помнить, что эти масштабы зависят от

мощности ТЭС, вида и характеристик  сжигаемого топлива, уровня

природоохранных мероприятий, степени технологического совершенства

электростанции и многих других факторов.

Для выработки мер по охране воздушного бассейна, предотвращению

возможности его загрязнения  необходимо знать современное состояние

атмосферного воздуха. Систематизация сведений о распределении

источников загрязнения  по территориям, о количестве и составе  выбросовзагрязняющих веществ в атмосферу называется инвентаризацией выбросов.

Основной целью инвентаризации выбросов загрязняющих веществ является

получение исходных данных для оценки степени влияния выбросов

загрязняющих веществ  предприятия на окружающую среду (атмосферный

воздух); установления предельно  допустимых норм выбросов загрязняющих

веществ в атмосферу как  в целом по предприятию, так и  по отдельным

источникам загрязнения  атмосферы; организации контроля за соблюдением

установленных норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу; оценки

состояния пылегазоочистного оборудования предприятия; оценки

экологических характеристик, используемых на предприятии технологий;

оценки эффективности  использования сырьевых ресурсов и  утилизации

отходов на предприятии; планирования воздухоохранных работ на

предприятии.

При инвентаризации выбросов загрязняющих веществ должны

использоваться непосредственно  инструментальные замеры в соответствии с

действующими стандартами  и рекомендованными методиками.

В случаях отсутствия инструментальных методик для определения

выброса какого-либо вещества допускается применение расчетных

отраслевых методик.

 

 

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