Снижение выбросов оксидов азота

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Наиболее опасными выбросами ТЭС и котельных являются оксиды азота. Содержание оксидов азота определяет токсичность продуктов сгорания угля и мазута на 40–50 %, а природного газа – на 90–95 %. Кроме того, оксиды азота под воздействием ультрафиолетового излучения активно участвуют в фотохимических реакциях в атмосфере с образованием других вредных газов.

Оксиды азота антропогенного происхождения составляют менее 10 % всех оксидов азота, поступающих в атмосферу Земли. Однако именно антропогенные выбросы представляют наибольшую опасность, так как они сосредоточены в крупных промышленных центрах.

Среди различных оксидов азота практическое значение в экологическом аспекте имеют монооксид NO и диоксид NO₂, сумму которых обозначают NO_x.

Источником образования оксидов азота служит азот воздуха и топлива. В настоящее время хорошо изучены три принципиально разных источника образования оксидов азота:

- образование термических NO_x из молекулярного азота воздуха при температуре выше 1300 °C;

- образование NO_x из азота, содержащегося в топливе (топливные NO_x);

- образование NO_x путем реакции молекулярного азота воздуха с углеводородными радикалами («быстрые» NO_x).

Уменьшение образования NO_x достигается реализацией первичных мероприятий, направленных: на снижение температуры горения; на уменьшение времени пребывания продуктов сгорания в области высоких температур; создание зон реакций с восстановительной атмосферой (избыток воздуха меньше единицы), где образование NO из азота топлива затруднено, и восстановление оксидов азота идет до молекулярного азота.

Для снижения выбросов азота на ТЭС и в котельных проводят следующие первичные или режимно-технологические мероприятия:

- использование горелок с низким выбросом NO_x;

- ступенчатое сжигание топлива;

- ступенчатая подача воздуха;

- рециркуляция дымовых газов;

- впрыск воды (или водомазутной эмульсии) в ядро факела;

- комбинация первичных мероприятий.

Первичные мероприятия малозатратны, и поэтому их применяют прежде всего для обеспечения нормируемых выбросов оксидов азота.

Вторым путем снижения выбросов оксидов азота является очистка дымовых газов от уже образовавшихся оксидов азота.

Наибольшее распространение в мире получил процесс селективного каталитического восстановления (СКВ) оксидов азота аммиаком на поверхности катализатора в присутствии кислорода при температуре 300–450 °C. Катализатор выполняется на керамическом или металлическом носителе и включает в себя диоксид титана, пентаоксид ванадия с добавками других металлов.

Применяются катализаторы пластинчатой, сотовой и гофрированной конструкции. В процессе СКВ оксиды азота восстанавливаются аммиаком на катализаторе с образованием молекулярного азота и водяного пара и без формирования вторичных загрязнителей:

4NH₃ + 4NO + O₂ = 4N₂ + 6H₂O.

Основные элементы оборудования для процесса СКВ включают в себя реактор, хранилище аммиака и систему впрыска. Реактор СКВ обычно содержит несколько слоев катализатора, что позволяет обеспечивать постепенную его замену по мере «отравления». С увеличением объема катализатора возрастает степень очистки газов от оксидов азота и снижается проскок аммиака, но вместе с тем возрастает и стоимость СКВ.

Как правило, реактор размещается за экономайзером перед воздухоподогревателем. Но при высокой запыленности потока и значительном количестве в дымовых газах веществ, отравляющих катализатор, возможно его размещение за золоуловителем. В этом случае потребуется дополнительный подогрев газов перед входом в реактор.

Для восстановления оксидов азота можно применять жидкий безводный аммиак под давлением, водный раствор аммиака при атмосферном давлении или раствор мочевины. Степень восстановления оксидов азота возрастает с увеличением количества вводимого аммиака, но при этом возрастает и его проскок. Оптимальное мольное отношение NH₃/NO_x составляет 0,9–1,03. Степень очистки газов от оксидов азота может быть 92–94 %.

Химическая реакция восстановления оксида азота до молекулярного азота аммиаком или мочевиной при высоких температурах может протекать без применения катализатора. Этот метод получил название селективного некаталитического восстановления (СНКВ) оксидов азота. Реакция восстановления протекает при температуре 950–1100 °C. При снижении температуры скорость реакции снижается, что приводит к увеличению проскока аммиака.

На один моль NO требуется вводить один моль NH₃. На практике очень трудно обеспечить равномерное перемешивание небольшого количества аммиака с большими объемами дымовых газов и приходится вводить несколько больше аммиака (мольное соотношение NH₃/NO = 1,05–1,10). Для восстановления оксида азота по методу СНКВ требуется значительно меньше капитальных и эксплуатационных затрат по сравнению с методом СКВ, но эффективность СНКВ не превышает 50 %.

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируют источники негативного влияния котельных и ТЭС, работающих на органическом топливе, на окружающую среду?

2. Какие тенденции наблюдаются в последнее время в вопросе воздействия энергетики на окружающую среду?

3. Продукты сгорания какого состава могут образовываться в результате полного и неполного сгорания органического топлива?

4. Что такое предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе?

5. Что является критерием выбора высоты дымовой трубы?

6. Какие требования предъявляются к дымовым трубам?

7. Какие аппараты применяются для очистки газов от золы и пыли?

8. На чем основывается принцип действия циклонов?

9. На чем основывается принцип действия мокрых механических пыле-золоуловителей?

10. На чем основывается принцип действия рукавных фильтров?

11. На чем основывается принцип действия электрофильтров?

12. Каково воздействие оксидов серы на окружающую среду?

13. Какими способами могут быть сокращены выбросы соединений серы от тепловых электростанций?

14. Опишите процесс удаления серы из нефти на нефтеперерабатывающих заводах.

15. Каким образом удаляется сера на стадии подготовки твердого топлива к сжиганию?

16. Каким образом происходит связывание серы твердого топлива в процессе его горения?

17. Каким образом происходит очистка продуктов сгорания от оксидов серы с применением мокрого известнякового метода?

18. Чем отличается мокросухой способ очистки продуктов сгорания от оксидов серы от мокрого известнякового способа?

19.Какие существуют источники образования оксидов азота?

20.Какие существуют первичные мероприятия по снижению выбросов оксидов азота? На что они направлены?

21.Какие существуют способы очистки продуктов сгорания от оксидов азота? В чем их суть?

Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 45

Мы поможем в написании ваших работ!