Проблема снижения выбросов соединений серы с дымовыми газами ТЭС и методы ее решения
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
нейное уменьшение)?300200?500400Жидкое топливо50-10085050-100200100-300400-200(линейное уменьшение)100-5002000-400(линейное уменьшение)?300200?500400
Примечание. Независимо от тепловой мощности выбросы S02 на установках, работающих на природном газе составляют 35 мг/м3, на сжиженном - 5 мг/м.
В Российской Федерации на долю угольных тепловых электростанций в 2005г. приходилось 27,7% сожженного условного топлива. С намеченным изменением топливного баланса в энергетике относительная доля угля к 2015 г. должна увеличиться до 34,9% при одновременном количественном росте потребления этого топлива с 68,44 млн. т условного топлива в 2001г. до 122,30 млн. т условного топлива в 2015 г. Это, естественно, приведет к росту выбросов диоксида серы до 2,4 млн. т, т.е. почти вдвое.
Поэтому проблема снижения выбросов диоксида серы с дымовыми газами угольных ТЭС является для отечественной энергетики весьма актуальной.
Основным твердым топливом в России являются энергетические угли Кузнецкого, Канско-Ачинского, Экибастузского, Интинского (Воркутинского) и Донецкого бассейнов, Азейского, Мугунского, Головинского, Артемовского, Партизанского и других месторождений, а также ряд местных углей.
Приведение отечественных нормативов в соответствие с европейскими будет сопровождаться введением для действующих ТЭС технических нормативов на выбросы загрязняющих веществ, в том числе диоксида серы. Технологии сероочистки для отечественных тепловых электростанций, обеспечивающие регламентированные концентрации S02 в очищенных газах, в зависимости от мощности котельных агрегатов и сернистости сжигаемого топлива, можно разделить на три категории:
.Для котлов малой и средней мощности, сжигающих мало- и среднесернистое топливо, со степенью сероочистки 30 - 35%.
.Для котлов малой и средней мощности, сжигающих среднесернистое топливо, со степенью сероочистки 50 - 60%.
.Для котлов всех мощностей, сжигающих высокосернистое топливо, со степенью сероочистки не менее 85%.
Всероссийский теплотехнический институт с 1935г. накопил большой опыт по разработке и освоению различных технологий сероочистки, учитывающих особенности отечественных тепловых электростанций и сжигаемого на них топлива.
Для котлов малой и средней мощности, сжигающих мало- и среднесернистое топливо, разработаны технологии с использованием имеюшихся на ТЭС объемов котельного агрегата и золоуловителей - скрубберов Вентури (или других подобных аппаратов с использованием воды) и электрофильтров.
Сухая известняковая технология (рис.1) основана на обжиге в топочной камере котла при 1000-1100С тонко размолотого известняка, который превращается в этих условиях в активную известь. Интенсивность улавливания диоксида серы известью в диапазоне температур 500 - 850С зависит от тонины помола реагента, поскольку процесс сорбции определяется преимущественно поверхностью контакта реагента с газом, которая, в свою очередь, зависит от размера частиц. Естественно, что обжиг известняка сопровождается использованием части тепла дымовых газов, что снижает КПД котла. Например, при сжигании бурых углей с теплотой сгорания равной 8,5 - 9,0 МДж/кг, продукты сгорания которых содержат 4 г/м3 SO2, ввод в дымовые газы известняка в относительном количестве CaC03/S02 = 2 снижает КПД котла на 1,1%. Оправданная (без заметного влияния на экономичность котельного агрегата) степень сероочистки дымовых газов с помощью такой технологии составляет 30-35%. Капитальные вложения для ее реализации, в частности, на энергоблоке мощностью 200 МВт Харанорской ГРЭС не превышают 5 дол/кВт, а доля потребляемой электроэнергии равна 0,1 - 0,2% [7]. Для размещения оборудования в ячейке котла практически не требуются дополнительные площади. Существующие отечественные технологии позволяют отказаться от пневматических систем транспортирования реагента, что резко снижает износ трубопроводов и в 3 - 4 раза уменьшает потребление электроэнергии на транспортирование.
Рис.1 Принципиальная схема сухой известняковой сероочистки
- силосная башня для хранения размолотого известняка; 2- расходный бункер; 3-система пневмотранспорта известняка в топку котла и его распределения в поперечном сечении топочной камеры
Модификацией рассмотренного метода является подача тонкодисперсной извести (известковая технология) в конвективную шахту котла или соды в газоходы уходящих газов.
Если котел оснащен мокрыми золоуловителями, то общая степень сероочистки может быть повышена до 60 - 65% за счет того, что непрореаги-ровавшая известь в мокром золоуловителе, орошаемом водой, дополнительно сорбирует S02. В результате пульпа характеризуется повышенным содержанием кальция. Для предотвращения образования отложений в мокром золоуловителе и системе внутреннего и внешнего гидрозолоудаления (ГЗУ) ВТИ выбирал безопасный солевой режим работы золоотвала и системы оборотного водоснабжения, исключающий отложения карбонатов и сульфатов.
Применение сухой известняковой технологии может приводить к изменению температуры плавления золы. Например, при сжигании углей, зола которых имеет температуру размягчения 1300С, применение этой технологии возможно. Но при использовании углей, которые размягчаются при 1100 - 1175С, ее применение может вызвать повышенное шлакование поверхностей нагрева котла.
Использование мокрых золоуловителей для сероочистки приемлемо при сжигании твердого топлива, в летучей золе которого имеются повышенные концентрации оксида кальция. Технология (рис.2) основана н