Снижение выбросов ТЭЦ в атмосферу

Снижение выбросов ТЭЦ в атмосферу   - фото 1Вы когда-нибудь стояли у костра, пытаясь отогнать от себя дым, размахивая руками и приговаривая: «Дым-дым, я масла не ем!». А ведь в нем горит обычно самое большее вязанка поленьев. В то же время «дым» московских ТЭЦ гораздо менее ощутим, чем дым шашлыков в любом парке Москвы в летние выходные, хотя в топках ТЭЦ газ горит тысячами кубометров, чтобы всем горожанам было тепло зимой. В чем же секрет?

 


Снижение выбросов ТЭЦ в атмосферу


Оптимизация сжигания топлива
Сегодня в России большинство станций использует в качестве топлива природный газ. Такой выбор оправдан: при сгорании газа образуется гораздо меньше вредных веществ, чем при сгорании угля. Если говорить о запасах угля и газа, то ситуация складывается в пользу первого полезного ископаемого – его разведанных запасов хватит на 200 лет, тогда как природного газа – примерно на 50-70 лет. Но есть фактор, который объединяет эти два вида топлива для электростанций: основной вредный продукт сгорания органического топлива – оксид азота (NO) – выделяется и при сгорании газа, и при сгорании угля. Затем NO взаимодействует с кислородом воздуха, образуя диоксид азота NO2, который в пять раз более ядовит, чем «угарный газ» (СО). Безопасная для людей концентрация NO2 очень мала: в приземном слое атмосферы (1,5 м от уровня земли) она не должна превышать 0,2 мг/м³. Более высокая концентрация может вызывать у людей болезни органов дыхания. Еще одно неприятное последствие высокого содержания NO2 в атмосфере – так называемые «кислотные дожди», которые представляют опасность как для растений, животных и людей, так и для зданий и сооружений.

Снижение выбросов ТЭЦ в атмосферу   - фото 2Снижение выбросов ТЭЦ в атмосферу   - фото 3

Снижение выбросов ТЭЦ в атмосферу   - фото 4

Снижение выбросов ТЭЦ в атмосферу   - фото 5
Для минимизации последствий образования вредных веществ при сгорании топлива в современных котлах уголь уже давно не сжигают в его первозданном виде – перед тем как подать в топку, его фактически превращают в газ – измельчая в пыль с размером частиц не более 1 мм и смешивая с воздухом, так что в котле горит не уголь, а угольная пыль. Благодаря тому, что удельная поверхность (м²/кг) у мелких угольных пылинок в тысячи раз больше, чем у кускового угля, сгорание угольных частиц в топке происходит за считанные секунды.
Эффективность сгорания топлива оценивается двумя основными составляющими – получение максимального количества теплоты на единицу массы топлива при одновременном получении минимального количества вредных выбросов. Этот принцип берется за основу при разработке конструкций различных типов малотоксичных горелок – специальных устройств, обеспечивающих оптимальную циркуляцию подаваемого в топку воздуха, топлива и отходящих газов.
Оказывается, при снижении поступления кислорода в топку не только снижается температура пламени, но и значительно уменьшается образование вредного оксида азота, в то время как увеличивается образование простого азота N2 – газа из которого на 80% состоит воздух, которым мы дышим.
Поэтому малотоксичные горелки должны выполнять следующие функции:
- тормозить подмешивание богатого кислородом вторичного воздуха к воспламенившейся топливовоздушной смеси в корне факела;
- обеспечить эффективное сжигание топлива при минимально возможной доле первичного воздуха (для пылеугольных горелок);
- снижать пик температуры в ядре горения без ущерба для стабильности воспламенения и эффективности сгорания топлива.
Одним из способов снижения выбросов оксидов азота без дорогостоящих мероприятий по очистке дымовых газов является изменение внутритопочного процесса в нужном направлении. Внутритопочные мероприятия по подавлению эмиссии оксидов азота имеют высокую эффективность при относительно невысокой стоимости. Эти мероприятия разрабатываются для котлов действующих ТЭЦ и ГРЭС, которые еще не выработали свой ресурс.
В более современных газотурбинных установках освоено «малотоксичное» сжигание природного газа. Оно наиболее эффективно в камерах сгорания, работающих на предварительно подготовленной гомогенной смеси газа с воздухом при больших избытках воздуха и с равномерной и сравнительно невысокой (1500-1550 °С) температурой факела. При такой организации горения образование NO2 удается ограничить 20-50 мг/м3 при нормальных условиях (стандартно они относятся к продуктам сгорания, содержащим 15% кислорода) при высокой полноте сгорания (концентрации СО<50 мг/м3). Проблема заключается в сохранении устойчивости горения и близких к оптимальным условий горения при изменениях режимов. С разной эффективностью это достигается ступенчатой подачей топлива (включением/отключением тех или иных горелок или зон горения), регулированием расхода поступающего на горение воздуха и дежурным диффузионным факелом небольшой мощности.
Но перевод на парогазовые и газотурбинные технологии возможен не везде – газ составляет 40% всего объема потребляемого российской энергетикой топлива, так что использование малотоксичных горелок не скоро потеряет свою актуальность.
Владимир Молчанов, ведущий инженер Управления капитального строительства ООО «Фирма «ИНТРЭК»

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить