Инжиниринг

Сухой метод снижения SOx

Сухой, аддитивный метод наиболее широко используется в сочетании с тканевыми фильтрами. Принцип этого метода заключается в дозировке добавок аддитива на основе Са2+ (чаще всего гашенной извести Ca(OH)2), но на основе Na+ (NaHCO3) в поток дымовых газов поступающих в дымоход или в реактор, в которых происходит интенсивное смешивание добавки с продуктами сгорания и протекает первичная реакция.

Вторичная реакция происходит на фильтрующей поверхности тканевого элемента, которая особенно интенсивна в фильтрах, использующих регенерацию основанную на интенсивной, вентиляторной продувке.

Этот метод используется для обессеривания меньших источников сгорания и для уменьшения HCl, HF, диоксидов и других газообразных загрязнителей.

При обессеривании, эффективность достигает 75% , для снижения HCl и HF более чем 90 %.

Приведенная методика имеет очень низкие инвестиционные затраты, но еe недостатком является более низкая эффективность и более высокое потребление аддитивной добавки.

Иногда выгоднее, этот метод использовать для интенсификации процессов, когда путем распыления воды в реакторе мы можем достичь более высокой эффективности и уменьшения потребления аддитивной добавки.

Полусyхой метод снижения SOx

Другим, используемым методом, является так называемый полусухой метод обессеривания. Этот метод предпочтительнее в основном для электроблоков  с установленной мощностью мах. до 300 МВт. Он характеризуется в первую очередь тем, что продукт сероочистки может постоянно хранится на обычной свалке, но не слишком подходит для дальнейшего использования в качестве вторичного сырья.

Принципиально это простой процесс, легко осуществимый на практике. Распылением воды в потоке дымовых газов, их температура  снизится до температуры на 10-20 °C ниже, чем температура насыщения дымовых газов (из-за конденсации дымовых газов и появления низкотемпературной коррозии в дымоходе)  а к дымовым газам, в виде порошка или водной суспензии придается  Ca(OH)2.

Преимуществом этого метода является реакцио́нная спосо́бность реагента на другие, газообразные, загрязняющие вещества, такие как соляная кислота или фтористый водород и, следовательно, к их частичному удалению из продуктов сгорания.

Мокрый метод снижения SOx

В настоящее время, наиболее широко используемым методом, является так называемая влажная известняковая стирка. Это наиболее широко используемый метод в угольной энергетике, и более того, сегодня это единственный используемый метод на современных электростанциях. Основным отличием от предыдущих методов, является мокрое омывание потока дымовых газов реакционным реагентом в реакторе одновременно с образованием так называемых конечных продуктов (энергогипсокамень), который в дальнейшем, может быть использован в качестве вторичной сырья в строительстве, в качестве основы при строительстве  дорожных покрытий или для производства, например, гипсокартонных плит.

Весь процесс состоит из рядов подпроцессов, которые реализуются в отдельных зонах реактора обессеривания. Этот реактор часто называют поглотителем. Основным принципом является подача неочищенных, дымовых газов в абсорбер, где на нескольких уровнях, происходит их опрыскивание известняковой суспензией. Проект конструкции, количество опрыскивающих уровней и выбор типа форсунок, в основном выходит из CFD моделирования для достижения наибольшей междуфазовой площади реагента и дымовых газов способствующих наиболее совершенной очистке.

Очищенный дымовой газ затем, уходит через верхнюю часть поглотителя в существующую дымовую трубу электростанции. На выходе этих дымовых газов из абсорбера, как правило, производится непрерывное измерение не только эмиссионных показателей выбросов дымовых газов, но, главным образом их температуры с тем, чтобы она была всегда, по крайней мере, на 10 °C выше, чем температура точки росы дымовых газов при данном давлении.

На практике, она колеблется в пределах 68-58 °C. Абсорбер обычно представляет собой металлический контейнер с внутренней, в несколько слоев — прорезиненной поверхностью. Уровней опрыскивания всегда не менее 2, но на практике их бывает чаще 3. Над этими уровнями опрыскивания находится,  так называемый сепаратор капель, который снижает весовую потерю воды в дымовых газах а тем самым и потери рабочего материала.

Это, как правило, жалюзийные решетки с форсунками для опрыскивания, которое автоматически выполняются системой ASŘTP в течение нескольких десятков минут. Нижняя часть поглотителя состоит из дна, где остается определенный уровень гипсовой суспензии. В этих местах в поглотитель вводится окислительный воздух из смесителей окислительного воздуха. Кроме того, здесь размещаются абсорбционные смесители для смешивания суспензии и создания более благоприятной среды для окисления.

Эта известняково-гипсовая смесь постоянно рециркулируется большими рециркуляционными насосами и подается в верхние части уровней опрыскивания. Из-за абразивной среды эти трубы всегда изготовлены из стекловолокна, называемого FRP.

Конечный продукт, после опрыскивания дымовых газов, перекачивается вытяжными насосами в аварийные емкости или в отстойники, где происходит загустение смеси и подготовка для последующей отгрузки.

Этот метод является очень качественным и эффективным, но требует больших пространств для известнякового хозяйства, для обеспечения технологической водой по промывке всех насосов, новых зданий с емкостями для хранения гипсовой и известняковой суспензий и еще многих других материалов необходимых для непрерывной очистки потока дымовых газов. Уровень эффективности данного метода, часто доходит до 98,5 %. Обычный уровень pH, для правильного осуществления процесса обессеривания, в практике как правило составляет около 5-5,5.

Конечный продукт затем извлекают так, что из накопительной части абсорбера суспензия перекачивается вытяжными насосами в смесительное отделение, для обезвоживания. Из смесительного отделения она отводится в загуститель который на практике способен обезвоживать суспензию до 30% hm. воды.

Денитрификация дымовых газов

Денитрификация означает сокращение загрязняющих веществ, в дымовых газах, прежде всего соединений NOx. Эти соединения образуются при сжигании топлива при высоких температурах (свыше 1100 °C), когда наиболее сильно возникают термические соединения азота. К дымовым газам, путем разложения, добавляются топливные соединения, связанные именно в топливе.

Сегодня используются 3 разных способы снижения этих загрязнителей (так называемые первичные методы снижения Nox):

1. Меры, регулирующие саму систему сгорания
2. Конструктивное вмешательство в камеру сгорания
3. Сочетание двух предыдущих методов

Основными элементами, для первичного сокращения оксидов азота, являются меры, регулирующие саму систему сгорания. К ним относятся, например, рециркуляция дымовых газов, сжигание с низким коэффициентом избытка воздуха, который контролируется системой ASŘTP на основе динамических условие самого горения, или различные эксплуатационные значения температур на отдельных уровнях камеры сгорания.

Второй способ уменьшения этих оксидов-это структурное вмешательство в саму камеру сгорания. Это, прежде всего, замена существующей горелки на низкоэмиссионную, ступенчатая подача воздуха для горения, конструктивное решение мертвых углов камеры и т. д.

В третьем используемом принципе, применяются различные методы, объединяющие предыдущие две категории, и это чаще всего изменения контуров помола топлива вместе с регуляцией первичной подачи но прежде всего — вторичного воздуха в камеру сгорания.

Другие методы снижения NOx в основном основаны на впрыске добавок аддитива, на основе аммиака или мочевины, в поток дымовых газов.

Селективное, некаталитическое снижение NOx

Селективное, некаталитическое снижение заключается в создании условий, при которых впрыскиваются в котел аммиак или мочевина избирательно (преимущественно) снижающие количество оксида азота с образованием элементарного азота и водяного пара.

Эффективность снижения NOx составляет от 40 до 60%. Отличительной особенностью этого метода является то, что он работает в котле в диапазоне температур от 900 до 1050 °C.

Использование аммиака в качестве восстановителя имеет некоторые недостатки. Аммиак, это опасное для здоровья человека вещество, что требует более сложного технологического оборудования для его хранения и обработки.

При возникновении его утечки, вся окружающая среда насыщается неприятным запахом и возникает соединение аммиака и серы, которое вызывает нежелательный налет на оборудовании. По этим причинам, для некоторых процедур, вместо аммиака используется мочевина.

Селективне, каталітичне зниження NOx

Селективное, каталитическое сокращение NOx основано на тех же химических реакциях, как и предыдущее некаталітичне сокращение, но благодаря катализатору, реакции протекают при температурах от 300 до 400 °C. при этом,аммиак впрыскивается в дымовые газы, которые впоследствии направляются в каталитический реактор, в котором оксиды азота, содержащиеся в дымовых газах, снова превращаются в азот и водяной пар.

Эффективность снижения Nox      —           находится в пределах от 80 до 90 %. Катализаторы чаще всего изготавливаются из оксидов ванадия, молибдена, вольфрама и их комбинаций. Их стоимость достаточно высокая, а срок службы, наоборот, достаточнонизкий.