Наиболее важными факторами при развитии воздухоохранных технологий в энергетике являются:

виды и свойства энергетических топлив;

экологические стандарты;

состояние экономики страны.

Природный газ, не содержащий золы, соединений серы и азота, является экологически наиболее чистым топливом.

Наибольшие выбросы, прежде всего летучей золы, характерны для угольных ТЭС. Они особенно велики в России, т. к. на электростанциях у нас используются главным образом высокозольные необогащённые угли. В углях содержится связанный азот и сера.

Нормирование выбросов от действующих на ТЭС котлов должно быть более гибким. Не стоит, например, устанавливать новые нормативы для тех из них, которые будут выводиться из эксплуатации. Для остальных нормативы удельных выбросов целесообразно устанавливать по лучшим экологическим показателям, достигнутым в эксплуатации с учётом мощности котельных установок, сжигаемого топлива, возможностей размещения нового и показателей имеющегося пылегазоочистного оборудования, дорабатывающего свой ресурс.

Сокращение выбросов твёрдых частиц в атмосферу

Для обеспечения требуемых нормативами выбросов твёрдых частиц в атмосферу необходима установка на ТЭС золоуловителей с эффективностью от 98,6 до 99,8%.

Необходимые для глубокой очистки дымовых газов от золы технологии и оборудование освоены и широко применяются. Наиболее эффективными являются электрические и тканевые фильтры, обеспечивающие конечную запылённость очищенных газов на уровне 10-25 мг/м3. Для этого скорости газов в активной зоне многопольных горизонтальных электрофильтров поддерживают (0,8 - 1,0) м /с, а время пребывания в ней 30 с.

Котлы многих действующих ТЭС оснащены мокрыми золоулавливателями. Они просты, системы с ними в 2-3 раза дешевле, чем с электрофильтрами и нормально работают на продуктах сгорания углей, золы которых содержат не более 15% СаО. При больших концентрациях Са в мокрых аппаратах могут образовывать отложения. Разновидностью мокрых золоулавлевателей являются внедряющиеся в последние годы на ТЭС батарейные эмульгаторы. Стоимость их, однако, существенно выше не только скруберов, но и электрофильтров. В мокрых аппаратах обоих типов возможно достижение высоких степеней золоулавливания - до 99-99,8%. Однако это требует увеличения интенсивности орошения до 0,25-1,3 л /м3, которое приводит к увеличению аэродинамических потерь (до 1,2 кПа) и снижению температуры дымовых газов до точки росы дымовых паров.

Радикальным путём уменьшения выбросов золы в атмосферу является оснащение отечественных ТЭС электрическими и рукавными фильтрами, соответствующими современному мировому уровню. Уже имеются примеры установки высокоэффективных электрофильтров западных фирм действующих ТЭС. Электрофильтры должны применяться не только для вновь разрабатываемых ТЭС, но и для технически перевооружаемых.

Во многих случаях существенного снижения выбросов золы удаётся достичь с помощью паллиативных мер. Для этого разрабатывают различные способы подготовки дымовых газов перед электрофильтрами. Наиболее простым является снижение их температуры путём отвода тепла в пароводяной контур в теплообменных аппаратах или прямого впрыска воды. Дополнительный эффект возникает если это стоки химводоподготовки.

Уже несколько лет эксплуатируется рукавный фильтр производительностью 9,1x106 м3/ч. На нём получены вполне удовлетворительные показатели: эффективность улавливания 99,5-99,7%, потери давления меньше 1,5 кПа. Фильтр нормально регенерировался, работал при температурах газов до 180 С.

Эффективные методы снижения выбросов оксидов азота в атмосферу газомазутными котлами ТЭС

Оксиды азота снижают урожайность сельскохозяйственных культур, инициируют ряд опасных фотохимических реакций в атмосфере, «съедают» озон в дымовой струе электростанций и способствует увеличению озона до опасных концентраций на больших расстояниях от электростанций в сельскохозяйственных районах (юг Украины, Крым). Кроме того, для Украины, Белоруссии и ряда районов России имеет значение подкисление верхнего слоя почв и усиление сорбции радионуклидов в поверхностном слое. Актуальной проблемой теплоэнергетики Украины является эффективное снижение выбросов оксидов азота при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.

Энергетика Украины поставляет в атмосферный воздух свыше 60% сернистого ангидрида и свыше 50% оксидов азота от общего выброса стационарными установками.

Ещё в 70-х годах полагали, что кислотные дожди определяются на 90-92% оксидами серы и лишь на 8-10% оксидами азота. Однако в 80-90-е годы в связи с увеличением доли природного газа, вводом в некоторых странах Европы систем сероочистки, а также с развитием автотранспорта, вклад оксидов азота в образование кислотных дождей увеличился в несколько раз и составляет 20-57%.

Обычно оксиды серы и азота находятся в атмосферном воздухе до 2-5 суток, перемещаясь с потоками воздуха на расстояния до 1000 км.

Рассеивание и трансформация некоторых веществ в атмосфере

За это время происходит их превращение в кислоты и сток из атмосферы с осадками в почву и поверхностные воды, главным образом, в виде слабых растворов серной, сернистой, а также азотной и азотистой кислот.

NO + O3 NO2 + O2

NO + HO2 NO2 + OH

2NH2 + H2O поверхность HNO2 + HNO3

Азотная кислота оказывает существенное влияние на образование кислотных дождей. Если для ряда стран Европы её вклад в кислотные дожди 10-20%, то для Украины вклад оксидов азота в кислотные дожди находится в пределах от 35 до 50%. При этом имеется выброс с Украины на территорию России, Белоруссии, Турции, Молдовы и других стран и поступление оксидов азота из Германии, Польши, Румынии и других стран в соизмеримых количествах. Перенос оксидов азота с территории Германии в Украину, обычно в 5-7 раз превышает обратный перенос.

В 1991-94 годы за счёт снижения выработки электроэнергии и применения мероприятий по снижению образования оксидов азота выброс снизился на 36%.

Оксиды азота при горении топлив образуются по трём механизмам: «термическому», «топливному» и «быстрому». При сжигании газов образования оксидов азота идёт по двум основным механизмам: «термическому», разработанному Я.Б. Зельдовичем, имеющему очень сильную зависимость от температуры и «быстрому». Для «быстрого» механизма, разработанного С. Фенимором характерны:

а) слабая зависимость от температуры;

б) сравнительно сильная зависимость от избытка окислителя;

в) образование в начальной зоне горения.

Приведённые в Институте газа экспериментальные исследования позволили подтвердить взаимосвязь выхода «быстрых» NO с содержанием HCN в пламенах, а также подтвердить, что выход «быстрых» оксидов азота зависит от состава газообразных топлив.

По данным исследований, проведённых на специально сконструированной установке, позволяющей выделить «быстрые» NOx, их концентрации при сжигании CO и H2 существенно ниже, чем при горении метана и других углеводородных газов.

Страницы: 1, 2, 3, 4