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

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.

2. РАСЧЕТ ВЫБРОСА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ  ВЕЩЕСТВ ПРИ

СЖИГАНИИ ТОПЛИВА В КОТЛОАГРЕГАТАХ КОТЕЛЬНОЙ

Для котлоагрегатов и парогенераторов производительностью до 30 т/ч

и выше 30 т/ч существуют различные  методики расчета загрязняющих

веществ.

Настоящая методика предназначена  для расчета выбросов

загрязняющих веществ  в атмосферу с газообразными  продуктами сгорания

при сжигании твердого топлива, мазута и газа в топках промышленных и

коммунальных котлоагрегатов и теплогенераторов производительностью до

30 т/ч. 

При сжигании твердого топлива  наряду с основными продуктами

сгорания (CO2, H2

O) в атмосферу поступают твердые частицы (летучая зола с

частицами несгоревшего топлива), оксиды серы, углерода и азота.

При сжигании мазутов с  дымовыми газами выбрасываются оксиды

углерода, серы, азота и  мазутная зола (в пересчете на соединения ванадия).

При сжигании газа с дымовыми газами выбрасываются диоксид азота,

оксид углерода.

Выбросы загрязняющих веществ  зависят как от количества и вида

топлива, так и от типа котлоагрегата.

21Валовый выброс твердых  частиц в дымовых газах, т/год

M A т

m т

= ⋅ ⋅χ⋅ −

η

( ) 1

100

где А - зольность топлива, в % (табл. 1.);

m - количество израсходованного топлива в год, т;

χ - безразмерный коэффициент, характеризующий долю уносимой с

дымовыми газами летучей  золы, зависит от типа топки и  топлива (табл. 2.);

ηт - эффективность золоуловителей, % (табл. 3.).

Валовый выбросмазутной золы в пересчете на ванадий, т/год

M q V V = m nос

nу

⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ −

−

10 1 1

6

( ) ( ),

где qv - содержание оксидов ванадия в мазуте, г/т;

m - количество израсходованного топлива в год, т;

nос, nу - коэффициенты оседания и улавливания оксидов ванадия (nос=0,

nу

=0).

Содержание ванадия в  мазуте (г/т) определяется в зависимости  от

зольности мазута по формуле:

q

A

V

=

4000⋅

1 8,

Валовый выброс оксида углерода, т/год

M C m

q

CO = ⋅ CO

⋅(1−

100

4

⋅

−

) 10 ,

3

где q4- потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания, %

(табл. 4.);

m - количество израсходованного топлива, т/год, (тыс.м

3

/год);

ССО - выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т, (кг/тыс.м

3

);

C q CO R Q

н

= ⋅ ⋅

3

,

где q3 - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания

топлива, % (табл. 4.); R - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие

химической неполноты  сгорания топлива, обусловленный наличием в

продуктах сгорания оксида углерода,

R = 1 - для твердого топлива,

R = 0,5 - для газа,

R = 0,65 - для мазута;

Q

н

- низшая теплота сгорания  натурального топлива (табл. 1.), МДж/кг,

МДж/м

3

.

Валовый выброс оксидов азота  в пересчете на диоксид азота, т/год

M m NO Q K

н

2 2 NO 1 10

3

= ⋅ ⋅ − ⋅

−

( ) β ,

где - параметр, характеризующий  количество оксидов азота,

образующихся на один ГДжтепла, кг/ГДж (табл. 5.);

KNO2

β - коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов

азота в результате применения технических решений. Для котлов

производительностью до 30 т/час  β = 0.

Валовый выброс оксидов серы в пересчете на диоксид серы, т/год

(определяется только  для твердого ижидкого топлива)

M m SO2 2

= ⋅ 0 02 S 1

SO 1

SO2

, ( ⋅ ⋅ − η′ )⋅( − η′′ ),

где S - содержание серы в топливе, %, табл. 1.;

η′SO2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива.

Для эстонских и ленинградских  сланцев принимается равной

0,8; остальных сланцев  - 0,5;

углей Канско-Ачинского бассейна - 0,2 (Березовских - 0,5);

торфа - 0,15;

экибастузских - 0,02;

прочих углей - 0,1;

мазута - 0,02;

газа - 0.

η″SO2 - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе. Для сухих

золоуловителей принимается  равной 0.

Расчет предельно-допустимых выбросов загрязняющих веществ (ПДВ)

проводится для случая максимального расхода топлива. В общем случае

максимальный расход топлива (г/с, л/с) определяется по формуле:

,

Q КПД 3,6

6

П 10

m

⋅ ⋅

⋅

′

=

23где П – суммарная теплопроизводительность котлов, Гкал/час,

Q

н

– низшая теплота сгорания топлива, Ккал/кг, Ккал/м

3

,

КПД – коэффициент полезного  действия котлоагрегата.

Для установок, где максимальный расход топлива значительно

превышает значение среднегодового расхода (например, для отопительных

котельных) за m′ принимается расход топлива в самый напряженный месяц

(например, январь для  отопительных котлов).

Тогда максимально разовый  выброс (г/с) определяется по следующим

формулам.

Максимально разовый выброс твердых частиц в дымовых газах,

г/с

G A т

m т

= ⋅ ′ ⋅ ⋅ χ −

η

( ) 1

100

Максимально разовый выброс мазутной золы в пересчете на

ванадий, г/с

−6

G = q ⋅m′

⋅(1−η )(1−η )⋅10 V V ос у

Максимально разовый выброс оксида углерода, г/с

4 3

) 10

100

q

(1

−

⋅ − ⋅

н

GCO = q3

⋅R⋅Q ⋅m′

Максимально разовый выброс оксида азота, г/с

3

NO

н

NO G m Q K (1 ) 10

2 2

−

= ′

⋅ ⋅ −β ⋅

Максимально разовый выброс оксида серы, г/с

G 0,02 m S (1 ) (1 )

SO2

SO2

SO2

= ⋅ ′

⋅ ⋅ −η′

⋅ −η′′Таблица 1

Характеристика топлив (при  нормальных условиях)

Наименование топлива  A, % S, % Q

н

, МДж/кг;

МДж/м

3

Угли

Донецкий бассейн, марки  угля(к):

ДР 28,0 3,5 18,50

Дконцентрат 10,0 3,0 23,74

ГР 28,0 3,5 20,47

Подмосковный бассейн (б):

Б2Р, Б20МСШ 39,0 4,2 9,88

Челябинский бассейн (к):

Б3 29,9 1,0 14,19

Канско-Ачинский бассейн (б):

БР2 (Ирша-Бородинский разрез) 6,7 0,2 15,54

БР2 (Назаровский разрез) 7,3 0,4 13,06

Б2 (Березовское месторождение) 4,7 0,2 15,70

Б1 (Итатское месторождение) 6,8 0,4 12,85

Б1 (Боготольское месторождение) 6,7 0,5 11,84

Иркутский бассейн (к):

БР (Черемховское месторождение) 27,0 1,0 17,93

ДР (Забитуйское месторождение) 23,0 4,1 20,91

Б3Р (Тулунский разрез) 12,6 0,4 16,38

Сахалинский бассейн (к):

Б3Р, Б3 концентрат 22,0 0,4 17,33

ГСШ (Углегорский район) 20,0 0,3 22,86

Б3Р (шахтаШебунино) 16,0 0,4 18,17

Б3Р концентрат (ш.Горнозаводская) 12,0 0,5 18,92

Южноуральский бассейн 6,6 0,7 9,11

Партизанский бассейн 34,0 0,5 20,81

Кузнецкий бассейн (к):

БР, ДСШ 13,2 0,4 22,93

ГР, 1М, ГСШ 14,3 0,5 25,32

Г (промпродукт) 23,8 0,5 20,07

ССР 14,1 0,6 27,51

ОС (промпродукт) 27,9 0,8 21,84

ОС2ССМ 18,2 0,4 24,78

ТОМСШ 18,6 0,6 25,20

СС1ССМ 18,2 0,3 23,64

25Наименование топлива  A, % S, % Q

н

, МДж/кг;

МДж/м

3

Горючие сланцы

Эстонсланец 50,5 1,6 11,34

Ленинградсланец 54,2 1,5

Торф

Росторф 12,5 0,3 8,12

Другие виды топлива

Дрова 0,6 - 10,24

Мазут малосернистый 0,1 0,5 40,30

Мазут сернистый 0,1 1,9 39,85

Мазут высокосернистый 0,1 4,1 38,89

Дизельное топливо 0,025 0,3 42,75

Солярное масло 0,02 0,3 42,46

Природный газ из газопроводов

Саратов-Москва - - 35,80