Об очистке газовых выбросов от оксидов азота

Анализ вклада в антропогенную эмиссию оксидов азота в атмосферу энергетических установок, генерирующих энергию за счет сжигания различных видов топлива. Ряд технологических мероприятий по снижению содержания этих компонентов в отходящих дымовых газах.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 14.10.2018
Размер файла 19,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 66.074.32 Технические науки

Самарский государственный технический университет

Об очистке газовых выбросов от оксидов азота

Борис Юрьевич Смирнов

Оксиды азота принадлежат к числу основных, наиболее проблемных загрязнителей атмосферного воздуха. В приведённом в Государственном докладе «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2009 году» приоритетном списке городов России с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы из 34 городов в 16 оксиды азота являются веществами, определяющими их включение в этот список [10].

В 2010 году количество городов с опасными концентрациями оксидов азота возросло до 20 [11]. оксид азот энергетический эмиссия

Известно, что оксиды азота являются не только токсичными веществами, но и принимают активное участие в целом ряде нежелательных процессов в различных частях атмосферы. Это - возникновение фотохимического смога, повышение кислотности атмосферных осадков, образование тропосферного и сокращение количества стратосферного озона. Следует особо подчеркнуть, что в части перечисленных процессов оксиды азота выполняют каталитическую функцию, что делает их особо опасными загрязнителями.

Существенный вклад в антропогенную эмиссию оксидов азота в атмосферу вносят энергетические установки, генерирующие энергию за счёт сжигания различных видов топлива. К настоящему времени разработан и в значительной части реализован целый ряд технологических мероприятий по снижению содержания этих компонентов в отходящих дымовых газах. К числу таких мероприятий следует, прежде всего, отнести [5; 6; 8; 16; 21; 22]:

• внедрение режимов с малыми значениями коэффициента избытка воздуха;

• рециркуляция дымовых газов через горелки в смеси с воздухом;

• двухступенчатое сжигание топлива, что может быть реализовано в конструкции горелок или в топке в целом;

• трехступенчатое сжигание топлива;

• применение специальных горелок;

• впрыск воды;

• двухсветные экраны;

• специальные методы сжигания (например, кипящий слой, вихревые низкоэмиссионные технологии); ? снижение температуры горячего воздуха.

Однако, как показывают приведённые выше данные Государственных докладов, эффективность этих мероприятий явно недостаточна. При этом планируемое в рамках энергетической стратегии России до 2020 года увеличение производства электроэнергии на тепловых электростанциях на 36-47% неизбежно приведёт к существенному росту выбросов оксидов азота.

В этой связи всё более актуальной становится задача совершенствования действующих и разработки новых технологий очистки отходящих дымовых газов от этих компонентов.

Выполненный в рамках настоящих исследований аналитический обзор свидетельствует о том, что сегодня приоритетными методами снижения концентрации оксидов азота в отходящих дымовых газах теплотехнических установок являются их некаталитическое и каталитическое восстановление.

Некаталитические процессы осуществляются с применением восстановительных агентов различного состава. Первоначально в этом качестве широко использовали аммиак, что определяло значительную экологическую опасность технологии, поскольку помимо хранения и транспортировки этого высокотоксичного реагента необходимы высоконадежные методы дозирования, точного контроля и последующей деструкции [19]. В последние годы внимание, в частности, привлекают восстановители, получаемые на основе карбамида. Так, разработан процесс, включающий обработку потока дымовых газов в их высокотемпературной зоне 700-1200°С газообразной восстановительной смесью, предварительно полученной путем термического разложения твердого карбамида вне зоны обработки очищаемых газов и подаваемой в зону очистки газомносителем [12]. В [25] предложено применять в качестве восстановительного агента водные растворы карбамида, карбоната аммония и их смеси. Возможно понижение температуры обрабатываемых газов до 200-700°С при использовании восстановителя, полученного совместным термическим разложением карбамида и перекиси водорода [13]. Разработан также двухстадийный процесс восстановления оксидов азота, в первой высокотемпературной стадии которого осуществляется восстановление карбамидом при температуре 900-1000°C. А во второй, низкотемпературной стадии с использованием карбамида, активированного добавкой АГ-1, при температуре 350-500°C, происходит доочистка газов от остаточных оксидов азота. Такая организация процесса имеет ряд важных преимуществ: увеличивается суммарная эффективность восстановления по сравнению с эффективностью отдельных стадий очистки, существенно уменьшается жесткая зависимость эффективности процесса от колебаний температуры в высокотемпературной стадии [7].

С начала 90-х годов ХХ века, когда в работах Held [23] и Iwamoto [24] была открыта принципиальная возможность селективного каталитического восстановления оксидов азота углеводородами в кислородсодержащей среде, в России и во всем мире интенсивно ведутся разработки катализаторов и условий реализации этой технологии [17]. Сегодня известны сотни публикаций и патентов по этой проблеме. Наибольшую активность для реакции восстановления оксидов азота демонстрируют катализаторы, содержащие металлы платиновой группы. Основным их недостатков является высокая стоимость. Поэтому усилия исследователей направлены на поиск иных более дешевых катализаторов. Выполненные системные исследования механизма катализа при восстановлении оксидов азота углеводородами в избытке кислорода позволили разработать каталитические композиции на основе катионов Cu, Co, Ni и Fe, в том числе, промотированных Ag или Pt, нанесенных на высококремнистые цеолиты, природные глины, обладающие высокой активностью и селективностью по отношению к целевой реакции [Там же]. В [1] исследован Cu-Cr катализатор и получено кинетическое описание восстановления оксидов азота метаном и водородом. Авторами [9] разработана каталитическая система, содержащая Ni, Cu с добавками Mn, Co и Pd (0,2%), обладающая высокой прочностью, достаточным сроком службы и активностью, сопоставимой с палладиевым катализатором.

Ряд исследований посвящены изучению возможности использования известных промышленных катализаторов для решения проблемы очистки газовых выбросов от оксидов азота. Так, в [18] при изучении селективного восстановления оксидов азота пропаном на механической смеси промышленных катализаторов НТК-10-1 и СТК был обнаружен эффект синергизма. Проведенные исследования механизма процесса позволили предложить эффективные промышленные нейтрализаторы для локальных энергетических установок на основе доступных промышленных катализаторов, не содержащих благородных металлов. В работе [20] представлены экспериментальные данные по восстановлению оксидов азота оксидом углерода в присутствии промышленных катализаторов АПК-2 и ГИАП-3.

Особый интерес представляют разработанный новый нанесенный оксокомплексный нанокатализатор на блочных носителях, обеспечивающие безрегентную каталитическую очистку от оксидов азота по механизму диссоциативного разложения на атомарно-диспергированных металлических активных центрах [2; 3].

Принципиально иной способ освобождения дымовых газов от оксидов азота предложен В. С. Ежовым в [4; 14; 15]. Разработанный процесс включает смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью и окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV), охлаждение до температуры ниже температуры точки росы, конденсацию водяных паров и абсорбцию оксида азота (IV). Образующийся кислый конденсат направляют для очистки от кислотных компонентов в утилизатор, где осуществляется ступенчатое вымораживание воды холодным воздухом при температуре ниже нуля и отделение раствора азотной кислоты, являющейся целевым продуктом в этом процессе.

Таким образом, выполненный краткий, далеко не исчерпывающий аналитический обзор свидетельствует об актуальности проблемы очистки отходящих дымовых газов от оксидов азота, а также о многообразии разрабатываемых методов и технологий.

Список литературы

1. Власов Е. А. Каталитическое восстановление оксида азота водородом и метаном // Вестник ИНЖЭКОНа. 2009. № 8. С. 87-94.

2. Газаров Р. А., Широков В. А., Газаров К. Р., Румянцева Н. А., Славин С. И. Новый каталитический безреагентный метод очистки оксидов азота в отходящих газах газоперекачивающих агрегатов КС // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2010. № 1. С. 12-16.

3. Газаров Р. А., Широков В. А., Славин С. И., Русакова В. В., Лобанова Т. П., Арбузов Ю. А. Новый каталитический безреагентный метод очистки оксидов азота в отходящих газах газоперекачивающих агрегатов КС // Наука и техника в газовой промышленности. 2009. № 2. С. 24-32, 117.

4. Ежов B. C. Получение азотной кислоты при очистке дымовых газов теплогенераторов от оксидов азота // Экология и промышленность России. 2010. Апрель. С. 7-9.

5. Котлер В. Р., Штегман А. В. Успешный опыт снижения выбросов NOx на угольных электростанциях США // Энергохозяйство за рубежом. 2006. № 4. С. 36-39.

6. Котлер В. Р., Штегман А. В., Сосин Д. В. Некоторые аспекты снижения выбросов оксидов азота на угольных котлах тепловых электростанций // Международная научно-техническая конференция «Технологии эффективного и экологически чистого использования угля»: сборник докладов и тезисов. М., 2009. С. 287-293.

7. Кулиш О. Н., Кужеватов С. А., Орлова М. Н., Иванова Е. В. Перспективы применения технологии некаталитического восстановления оксидов азота для очистки дымовых газов стационарных топливоиспользующих агрегатов // Чистый город. 2009. № 4. С. 17-23.

8. Метод трехступенчатого сжигания как средство защиты атмосферы от выбросов NOx // Экологические производства. 2006. № 3. С. 13-15.

9. Моисеев М. М., Ефремов В. Н., Голосман Е. З., Леонов В. Т. Катализаторы очистки отходящих газов от оксидов // Теория и практика массообменных процессов химической технологии: тезисы докладов 3-й всероссийской научной конференции. Уфа, 2006. С. 119-120.

10. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2009 году [Электронный ресурс]: Государственный доклад. URL: http://mnr.gov.ru/regulatory/list.php?part=1266

11. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2010 году [Электронный ресурс]: Государственный доклад. URL: http://mnr.gov.ru/regulatory/list.php?part=1266

12. Пат. 2286839 Россия, МПК7 В 01 D 53/56. Способ очистки дымовых газов от оксидов азота / С. А. Кужеватов, Е. В. Куценко, И. Ш. Глейзер, В. М. Сенявин; Росс. гос. ун-т нефти и газа. № 2004137363/15; заявл. 22.12.2004; опубл. 10.11.2006.

13. Пат. 2314861 Россия, МПК B 01 D 53/56 (2006.01). Способ селективной некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота / О. Н. Кулиш, С. А. Кужеватов, А. И. Ребров, М. Н. Орлова, Н. В. Антипова; Росс. гос. ун-т нефти и газа. № 2006124604/15; заявл. 10.07.2006; опубл. 20.01.2008.

14. Пат. 2371238 Россия, МПК B 01 D 53/14 (2006.01) B 01 D 53/62 (2006.01). Комплексный способ и устройство для очистки дымовых газов с утилизацией тепла, вредных примесей и диоксида углерода / В. С. Ежов; Курск. ГТУ. № 2007147407/15; заявл. 19.12.2007; опубл. 27.10.2009.

15. Пат. 2388523 Россия, МПК B 01 D 53/56 (2006.01). Способ и устройство для очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты / В. С. Ежов; Курск. ГТУ. № 2008128622/15; заявл. 14.07.2008; опубл. 10.05.2010.

16. Росляков П. В., Ионкин И. Л., Плешанов К. А. Снижение вредных выбросов в атмосферу на действующих котлах при комбинировании малозатратных технологических мероприятий // Теплоэнергетика. 2010. № 12. С. 54-59.

17. Садыков В. А., Лунин В. В., Розовский А. Я., Матышак В. А., Росс Дж. Разработка в России новых катализаторов и процессов селективного восстановления оксидов азота углеводородами в избытке кислорода // Зеленая химия России: сб. статей. М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 64-100.

18. Третьяков В. Ф. Промышленные катализаторы в решении экологических проблем // Наукоемкие химические технологии - 2008: 12-я международная научно-техническая конференция. Волгоград, 2008. С. 62.

19. Третьяков В. Ф., Бурдейная Т. Н. Экологический катализ: достижения и перспективы // Зеленая химия в России: сб. статей. М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 52-63.

20. Федоров В. Н., Власов Е. А. Селективная каталитическая очистка газовых выбросов от оксидов азота // 1-я международная научно-практическая конференция «Интехмет-2008». СПб., 2008. С. 320-329.

21. Финкер Ф. 3., Кубышкин И. Б., Митрюхин А. Г., Бочанов А. В., Костогоров В. С, Лобко Б. Ю., Топчая Л. 3. Снижение эмиссии оксидов азота в котельных установках, оборудованных шаровыми барабанными мельницами и бункером пыли // Электр. ст. 2007. № 3. С. 39-43.

22. Чупров В. В., Енякин Ю. П. Технологические методы подавления оксидов азота на энергетических газомазутных котлах. Рекомендации по снижению вредных выбросов на ТЭС в атмосферу. М.: СоюзТехЭнерго, 1990. 22 с.

23. Held W., Koenig A., Richter T., Puppe L. // SAE Tech. Paper Ser. 1990. № 900496.

24. Iwamoto M., Yahiro H., Shundo S., Yu-u Y., Mizuno N. // Shokubai (Catalyst). 1990. V. 32. P. 430-433.

25. Mahmood A., Hamid A., Irfan N., Waheed K., Javed M. T. Assessment and Identification of Some Novel NOX Reducing Reagents for SNCR Process // 18th International Congress of Chemical and Process Engineering. Prague, 2008. Р. 4835-4837.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Нормирование вредных выбросов в атмосферу для котельных установок. Расчет концентраций вредных веществ в дымовых газах. Фоновые концентрации загрязняющих веществ. Мероприятия по снижению выбросов оксидов азота и серы. Мокроизвестняковый способ очистки.

    реферат [170,8 K], добавлен 30.09.2013

  • Характеристика ОАО "Новосибирскэнерго" как источника загрязнения окружающей среды. Химические, абсорбционные и каталитические методы очистки дымовых газов от оксидов азота. Процесс глубокой очистки газов выбросов от оксида азота. Денитрификация газов.

    отчет по практике [36,4 K], добавлен 05.12.2014

  • Расчет выбросов оксидов азота, оксидов серы, оксида углерода и твердых загрязняющих веществ. Организация санитарно-защитной зоны. Разработка мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Определение графика контроля за выбросами.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 02.05.2012

  • Общая характеристика каталитических методов очистки. Каталитическая очистка газовых выбросов от оксидов азота и углерода. Существующие катализаторы и процессы нейтрализации оксидов азота и углерода. Перспективы каталитической очистки газовых выбросов.

    контрольная работа [265,9 K], добавлен 26.10.2010

  • Рассмотрение проблемы ограничения выбросов диоксида серы в энергетических производствах. Изучение методов снижения содержания серы в топливе. Исследование физико-химических способов очистки газов от оксидов серы. Уменьшение выбросов оксидов в атмосферу.

    реферат [368,9 K], добавлен 18.04.2015

  • Проблема очистки воздуха, загрязненного выхлопными выбросами автотранспорта, теплоэлектростанций и производств. Переработка теплоты и снижение утечки оксидов азота котлами путем использования контактной комбинированной теплоутилизационной установки.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 23.02.2011

  • Методы определения объемов воздуха и продуктов сгорания. Пример расчета количества выбросов, загрязняющих веществ с дымовыми газами малой мощности. Особенности фракционного анализа пыли. Расчёт выбросов оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.03.2010

  • Перспективные воздухоохранные технологии в энергетике. Сокращение выбросов твёрдых частиц в атмосферу. Эффектные методы снижения выбросов оксидов азота в атмосферу газомазутными котлами ТЭС. Рассеивание и трансформация некоторых веществ в атмосфере.

    реферат [58,0 K], добавлен 26.02.2004

  • Режимные мероприятия снижения выбросов NOх. Химические способы очистки промышленных газовых выбросов от оксидов азота. Новый каталитический безреагентный способ снижения выбросов NОx в выхлопе агрегатов компрессорных станций. Системы денитрификации.

    реферат [2,2 M], добавлен 20.12.2014

  • Общая характеристика исследуемого предприятия, физико-географические и климатические, метеорологические особенности в районе. Расчет выбросов вредных веществ: оксидов азота, серы и углерода, бензапирена, твердых частиц. Уровень загрязнения воздуха.

    курсовая работа [361,9 K], добавлен 19.04.2016

  • Методы и технологии очистки дымовых газов от оксидов серы. Классификация способов сероочистки. Основные реакции, протекающие при восстановлении оксидов азота в кислородсодержащей среде. Расчёт дымовой трубы. Роль Киотского протокола для экономики России.

    презентация [6,5 M], добавлен 29.01.2014

  • Определение расхода природного газа в котельной. Расчет выбросов окиси углерода и диоксида азота. Исследование концентрации вредных веществ в отходящих газах. Алгоритм расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для холодных газов.

    контрольная работа [2,0 M], добавлен 14.03.2014

  • Воздействие на атмосферу загрязняющих веществ, возникающих при сжигании каменного угля. Методы очистки отходящих газов. Применение электрофильтров при очистке дымовых выбросов. Расчет предельно допустимых выбросов для предприятия теплоэнергетики.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 13.01.2015

  • Состояние атмосферного воздуха в городе Омске. Меры по предотвращению загрязнения воздуха Омского ТЭЦ-5. Снижение выбросов окислов азота и диоксида серы. Технологии очистки дымовых газов от золы. Сокращение выбросов в населенные пункты парниковых газов.

    курсовая работа [359,0 K], добавлен 08.05.2014

  • Расчёт выбросов твёрдых частиц в дымовых газах. Расчёт выбросов оксида серы, углерода, азота. Выявление веществ, обладающих суммацией вредного действия и определение для них приведенных концентраций и массового выброса. Коэффициент опасности предприятия.

    курсовая работа [87,6 K], добавлен 20.01.2014

  • Анализ воздействия металлургического предприятия на природную среду. Комплекс мероприятий по уменьшению газовых выбросов. Расчет загрязнения атмосферы до и после установки газоочистного оборудования и определение предотвращенного экологического ущерба.

    дипломная работа [378,1 K], добавлен 25.01.2013

  • Актуальность очистки выбросов тепловых электростанций в атмосферу. Токсичные вещества в топливе и дымовых газах. Преобразование вредных выбросов ТЭС в атмосферном воздухе. Типы и характеристики золоуловителей. Переработка сернистых топлив перед сжиганием.

    курсовая работа [37,1 K], добавлен 05.01.2014

  • Нормирование выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду путем установления предельно допустимых выбросов этих веществ в атмосферу. Расчет концентрации двуокиси серы, окислов азота, золы. Мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ.

    контрольная работа [112,5 K], добавлен 19.03.2013

  • Общая характеристика теплоэнергетики и её выбросов. Воздействие предприятий на атмосферу при использовании твердого, жидкого топлива. Экологические технологии сжигания топлива. Влияние на атмосферу использования природного газа. Охрана окружающей среды.

    контрольная работа [28,2 K], добавлен 06.11.2008

  • Снижение загрязнения атмосферы газообразными компонентами. Удаление серы из жидкого и твердого топлива. Газификация углей и сернистого мазута. Связывание серы в процессе сжигания топлива в кипящем слое частиц известняка. Очистка газов от окислов азота.

    реферат [197,2 K], добавлен 26.08.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.