Способы уменьшения выбросов оксидов азота Очистка продуктов сгорание от газообразных, вредных выбросов Лекция 10 1 Уменьшение выбросов оксидов серы 2 Способы уменьшения выбросов оксидов азота 3 Рассеивание вредных примесей и выбор высоты дымовой трубы Уменьшение выбросов оксидов серы Одним из главных токсичных компонентов, содержащихся в твердых и жидких органических топливах и оказывающих существенное влияние на окружающую среду, является сера. Связь между содержанием серы в топливе и количеством выбросов SO2 видна из таблицы: Топливо | Содержание серы в топливе, % | Выброс SO2 | Уголь АШ | 1,8 | 3,6 | Мазут высокосернистый | 3,0 | 6,0 | Мазут малосернистый | 0,5 | 1,0 | Способы уменьшения выбросов SO2: · удаление серы из топлива до его сжигания; · использование новых методов и режимов сжигания; · очистка продуктов сгорания от оксидов серы. Рассмотрим А. Удаление серы на нефтеперерабатывающих заводах можно осуществлять гидроочисткой. При этом происходит взаимодействие водорода с серо-органическими соединениями и образуется сероводород Н2S, который затем улавливается и может использоваться для получения серы и ее соединений. Процесс протекает при температуре 300-500оС и давлении 10МПа в присутствии катализаторов - окислов молибдена, кобальта и никеля. По углю: 1) В результате обогащения угля можно удалять колчеданную серу FeS2, используя большую ее плотность (около 5 т/м3) по сравнению с остальной массой угля (около 2 т/м3). Так для бурого угля при сухом методе обогащения удается удалить 25-30 % серы. Отсепарированный колчедан можно использовать для получения серной кислоты. 2) Гидротермическое обессеривание углей заключается в обработке измельченного топлива в автоклавах при давлении 1,75 МПа и температуре около 300оС щелочными растворами, содержащими гидрат окисей калия и натрия. При этом получается уголь с малым содержанием серы, который отделяется от жидкости центрифугированием и затем сушится. Жидкость, содержащая сульфиды натрия и калия регенерируются путем обработки углекислотой, а из получившегося при этом сероводорода извлекается элементарная сера. По жидкому топливу. А) С помощью процесса газификации при температурах 900-1300оС в условиях ограниченного доступа воздуха с использованием окислителей или при температуре 700-1000оС без доступа окислителя (пиролиз) с последующей газификацией твердого продукта (нефтяного кокса). Б) Использование новых методов и режимов сжигания. Сжигание топлива в кипящем слое размолотого известняка при температуре 900оС позволяет обеспечить очистку продуктов сгорания от серы до 90 %: СаСО3 ® СаО + СО2; CaO + SO2 + O1SO2 = CaSO4 В) Улавливание серы из продуктов сгорания. Все способы делятся на 2 класса: сухие и мокрые. а) При сухом методе процесс очистки основан на нейтрализации оксидов серы, содержащейся в дымовых газах щелочными реагентами: гидратом окиси кальция (известью) Са(ОН)2 или карбонитом кальция (известняком) СаСО3 Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3 + H2O; CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2. В результате этих реакций получается сульфит кальция. Большей частью продукты нейтрализации не используют, а направляют в отвалы. б) При мокром способе улавливания серы предварительно готовят суспензию известняка (СаСО3), т.е смешивают его с водой. Дымовые газы, проходя через мокрый полый скруббер (очиститель), контактирует с известняком. Химические реакции, протекающие при этом, аналогичны реакциям при сухом методе. Способы уменьшения выбросов оксидов азота ПДКмр двуокиси азота (NO2) в 6 раз ниже, чем для сернистого ангидрида (SO3), в 30 раз меньше, чем для окиси углерода (СО), что говорит о большой токсичности оксидов азота. Механизм образования окислов азота зависит от вида и состава топлива, а находится в большой зависимости от конструкции топки, способа сжигания, уровня температур и избытка воздуха в топке. Окислы азота состоят в основном на 95 - 99 % из NO, образующегося в топочной камере за счет окисления при высоких температурах содержащегося в топливе азота и азота воздуха, подаваемого на горение и присасываемого в топку и 1-5 %NO2 за счет доокисления NO, которое происходит при низких температурах в основном на открытом воздухе: N2 + O2 = 2NO - Q, NO + 0,5O2 ® NO2. Основные методы подавления образования оксидов азота в топочной камере: 1) Рециркуляция дымовых газов в топочную камеру. При этом продукты сгорания при температуре 300-400оС отбираются обычно после экономайзера специальным рециркуляционным дымососом и подаются через шлицы под горелками или кольцевой канал вокруг горелок или подмешиваются в дутьевой воздух перед горелками. При этом, используя рециркуляцию дымовых газов, наряду с уменьшением температуры горения мы получаем снижение концентрации кислорода, уменьшение скорости горения и растягивание зоны горения, т.е. более эффективному снижению температуры в топочной камере за счет более эффективному охлаждению этой зоны горения топочными кранами. 2) Двухстадийное сжигание топлива: В данном случае в первичную зону горения подается воздуха меньше, чем это теоретически необходимо для полного сгорания топлива (a = 0,8 - 0,95). В этой зоне происходит неполное горение топлива с частичной его газификацией при пониженной температуре и, следовательно, сниженном содержании окислов азота. Во вторичную зону подается чистая или обедненная топливом смесь для дожигания продуктов неполного сжигания. Процесс горения в заключительной его стадии происходит при более низкой температуре. Данный способ позволяет уменьшить количество окислов азота на 35 %. Применение специальных горелочных устройств для систем 2-х стадийного горения или получение растянутого факела по длине топочной камеры позволяет снизить выбросы окислов азота на 30-40 %. 3) Снижение коэффициента избытка воздуха в топке до a = 1,02 - 1,07 позволяет уменьшить концентрации О2 и уменьшить образование NO. |