Усовершенствованные методы снижения выбросов оксида азота от ТЭС "Джет-7"

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Кокшетауский университет им. А.Мырзахметова

Усовершенствованные методы снижения выбросов оксида азота от ТЭС «Джет-7»

Жабаева М.У. - к.б.н.

Андапта

Б?л ма?алада ?орша?ан орта?а залалын келтіретін фактор ол энергектикалы? ?ндіріс орны, соны? ішінде басты к?лемді ?уат шы?аратын станциялар. Жылуэнергетикасы - атмосфераны ластайтын басты бір фактор болып табылады ( 30% ??рамын осы жылуэнегетикасы алып жатыр).

ЖЭС е? к?п м?лшерде т?сетін зат ол азот оксиді (NOx), болып табылады, олар ?андай да болсын отынды жа??анда пайда болады. Атмосфера?а шы?атын NOx м?лшері ?р т?рлі факторлар?а байланысты болады: отын т?ріне, шы?арынды газдарды? м?лшеріне ж?не жа?у ?дістеріне байланысты болады.

Annotation

In article it is considered factors of harmful influence on environment power the enterprises among which the dominating role is occupied with thermal power plants. Power system - one of major factors of pollution of atmosphere (an order of 30 % from total amount of pollution)

The most widespread ecologically dangerous emissions from ТЭС are оксиды nitrogen (NOx) which are formed at burning of any kind of fuel. The quantity formed and thrown out in atmosphere NOx depends on many factors: a kind of fuel, ways of the organization of top internal process and clearing of leaving gases.

В настоящее время вопросы охраны окружающей природной среды выдвигаются на первый план среди общечеловеческих ценностей. От успешного решения этих вопросов зависит не только здоровье и благополучие нынешнего и будущего поколений людей, но и развитие цивилизации и существование самого человечества. Уже сейчас темп и масштабы антропогенного воздействия превышают адаптационные возможности биосферы и поэтому происходят необратимые процессы в природе, приводящие к экологическим катастрофам

Одним из основных источников вредного воздействия на окружающую среду являются энергетические предприятия, а среди них доминирующую роль занимают тепловые электрические станции. Теплоэнергетика - один из основных факторов загрязнения атмосферы (порядка 30% от общего объема загрязнений)

Основные компоненты загрязнений: ТЭЦ (теплоэлектростанция)

Зола-1 т \ч., углекислый газ-12 т \ ч, уловленная зола -80 т\час,шлаки-15 т\час,уголь-450 т \ч.

Установленная мощность Степногорской ТЭЦ:

электрическая - 180 Мвт;

тепловая - 1250,3 Гкал/час.

ТЭЦ работает по комбинированному графику - выработка электрической и тепловой энергии. Пик нагрузки приходится на зимний период. Степногорская ТЭЦ является источником электро- и теплоснабжения промышленных предприятий п. Заводского (промзоны) и города Степногорска, электроснабжения поселков Аксу и Карабулак.

Основными промышленными потребителями электроэнергии и тепла являются ТОО - «Транскомнордэнерго», «СГХК», «Кунарлы», «МашзаводМунай» и другие.

На Степногорской ТЭЦ установлено следующее основное оборудование:

три паровых котла марки БКЗ-160-100Ф, производительность которых после реконструкции составляет 190 тонн пара в час;

три паровых котла марки БКЗ-220-100-4 с производительностью 220 тонн пара в час;

пять водогрейных котлов марки КВТК-100 с производительностью 100 Гкал/час.

Все котлы ТЭЦ работают без промпароперегревателей и рециркуляции газов. Сжигание топлива в котлах одноступенчатое, высокотемпературное [1].

Нормирование выбросов ТЭС и котельных (далее -- ТЭС) производится в соответствии с едиными общегосударственными нормативными требованиями с учетом специфики энергетического производства, его жизнеобеспечивающей функции и направлено на обеспечение максимально возможного предотвращения загрязнения атмосферного воздуха.

Расчет контрольных нормативов выбросов (г/с) и разработка соответствующих воздухоохранных мероприятий проводятся исходя из планируемой максимальной производительности оборудования ТЭС (с учетом плановых ремонтов, выводов в резерв) с тем, чтобы обеспечить возможность наиболее полного использования установленных энергетических мощностей.

Степногорская ТЭЦ оснащена всем необходимым оборудованием и устройствами для приема, разгрузки, размола и подсушки твердого топлива.

Составной частью технологического процесса на Степногорской ТЭЦ ТОО «Джет-7» являются залповые выбросы, осуществляемые в пусковых режимах при использовании на пылеугольных котлах мазута.

Пуски котлов в работу осуществляются после текущих и капитальных ремонтов, которые проводятся в соответствии с разработанным графиком.

При существующем положении в выбросах от источников ТЭЦ ТОО «Джет-7» присутствуют загрязняющие вещества 23 наименований и 5 групп комбинированного действия смесей загрязняющих веществ, обладающих эффектом суммарного вредного воздействия при совместном присутствии в атмосферном воздухе. С учетом выбросов от передвижных источников, образующихся при работе двигателей внутреннего сгорания, количество наименований составит 25.

Перечень загрязняющих веществ, образующихся при технологических процессах, вспомогательных работах, хранении отходов, и выбрасываемых в атмосферу при существующем положении, приведены в таблице 1 и в разделе IV приложения 6.

Таблица 1 - Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

/Существующее положение. 2009 год/

Решение одной из основных экологических задач - уменьшение выбросов золы и пыли после угольных котлов тепловых электростанций может быть с высокой степенью эффективности решено в принципиально новой системе «мокрого» золо-(пыле)улавливания - батарейных эмульгаторах II поколения, устанавливаемых вместо существующего, морально устаревшего оборудования газов).

Состоит из корпуса (как правило, - существующие корпуса скрубберов) и, установленных по ходу движения дымовых газов, завихрителя, труб орошения и центробежного каплеуловителя.

Для более эффективной очистки дымовых газов предложено произвести замену мокрых золоуловителей (золоулавливающих установок с предвключенными трубами «Вентури» и каплеуловителями типа МП ВТИ) со среднеэксплуатационной степенью очистки дымовых газов 96,83 - 97,1% на котлоагрегатах Ка-2 и Ка-3 на батарейные эмульгаторы IIго поколения.

Основные технические характеристики батарейного эмульгатора.

1. Объем очищаемых газов, нмз/ч -448767

2. Температура дымовых газов, оС - 160... 165

3. Удельный расход воды на орошение, л/нмз - 0,15... 0,22

4. Температура дымовых газов после эмульгатора до подогрева горячим воздухом, 45...50 оС

5. То же после подогрева, 60.. .70 оС

6. Аэродинамическое сопротивление эмульгатора (завихритель + каплеуловитель), мм вод. ст., более 160

7. Степень очистки дымовых газов от золы, 99,5%

8. Степень нейтрализации (ожидаемая) окислов серы, 15...20%

Работы по установке эмульгаторов в целом начались в конце 80-х годов на ряде электростанций Урала, Сибири и Казахстана. Первые эмульгаторы (батарейные эмульгаторы I поколения НПО «Южмаш»), имевшие ряд конструктивных ошибок и выполненные из пластика, оказались крайне ненадежны в эксплуатации и практически везде демонтированы. Следующим шагом стало внедрение кольцевых эмульгаторов. Показав высокую эффективность золоулавливания, эти эмульгаторы относительно быстро (1-3 года) выходят из строя в результате эррозионно-корозионного износа.

Альтернативой стала разработка батарейных эмульгаторов II поколения.

На сегодняшний день батарейные эмульгаторы II поколения введены в промышленную эксплуатацию:

- семь котлов (ПК - 14) в «Свердловэнерго»: Серовская ГРЭС, Верхнетагильская ГРЭС, Нижнетуринская ГРЭС;

- два котла (БКЗ - 420) на Карагандинской ТЭЦ-3;

- четыре котла (БКЗ - 160) на Алма-атинской ТЭЦ -1;

- четыре котла (БКЗ-320- и ТПЕ-430 А) на Усть-Каменогорской ТЭЦ;

- два котла (ТП-46А и БКЗ-220) на Петропавловской ТЭЦ-2;

- один котёл (КВТК-110) на Астанинской ТЭЦ-1;

- три котла (БКЗ-420) на Астанинской ТЭЦ-2;

- один котёл (ПК-14) на Южноуральской ГРЭС;

- один котел (ТП-10) на Жезказганской ТЭЦ ТОО «Корпорация Казахмыс»;

- один котёл (ПТВП-100) на водогрейной котельной г.Сатпаева ТОО «Корпорации Казахмыс».

Топливо для котлов - экибастузский, карагандинский, челябинский, майкубенский, семипалатинский и др. угли.

Максимальное время наработки батарейных эмульгаторов II поколения в ~ 60000 час (на экибастузском угле с мая 1999г); отказов в работе котлов по вине титановых элементов (коррозия, забивание, брызгоунос) не было, за исключением случая разрушения части лопаточных аппаратов на эмульгаторе котла №7 Карагандинской ТЭЦ-3, где оборудование работало в нерасчетном режиме, что привело к повышенным скоростям, вибрации и разрушению сварных швов.

Принцип работы эмульгаторов II поколения такой же, как у всех эмульгаторов (т.е. I поколения и кольцевых) - высокоэффективный тепломассообмен между восходящими потоками закрученных в лопаточных аппаратах дымовых газов и подаваемой противотоком жидкостью с образованием вихревого эмульсионного слоя, в котором происходит эффективная очистка дымовых газов (режим инверсии фаз) [2].

Пониженное аэродинамическое сопротивление эмульгаторов II поколения по отношению к кольцевым эмульгаторам не требует каких-либо серьезных конструктивных работ по дымососам.

Основные элементы эмульгаторов II поколения (завихритель, каплеуловитель) выполнены из титана. Принципиально новая конструкция эмульгаторов II поколения определяет его надежность работы по отношению как к пластиковым эмульгаторам I поколения (отcутствие забивания элементов, неразрушающая конструкция, полное отсутствие брызгоуноса); так и кольцевым эмульгаторам (снижение износа титана, соответственно, увеличение сроков службы) из-за снижения скорости абразивных дымовых газов в лопаточном аппарате вдвое (12 м/с вместо 24 м/с в кольцевом эмульгаторе). Для справки: на многих котлах, оборудованных кольцевыми эмульгаторами, через 1-3 года (в зависимости от типа угля и загрузки котла) наблюдается интенсивный (до 100%) износ титановых элементов (Павлодарская ТЭЦ-1, Карагандинская ТЭЦ-3, Томь - Усинская ГРЭС, Южно - Уральская ГРЭС, ТЭЦ ПВС (Темиртау), Жезказганская ТЭЦ).

Преимуществом внедрения и использования батарейных эмульгаторов IIго поколения на ТЭЦ ТОО «Джет-7» является более высокая для мокрых золоуловителей степень очистки дымовых газов от золы - до 99,5% , что на 2,4 - 2,67% выше существующих установок. Это позволит снизить выбросы в атмосферу от котлов Ка-2/Ка-3:

Установка современной золоулавливающей установки типа эмульгаторов IIго поколения позволит добиться увеличения эффективности золоулавливания и достижения снижения эмиссий твердых частиц, удовлетворяющих требованиям Технического регламента Республики Казахстан, предъявляемого к эмиссиям в окружающую среду при сжигании различных видов топлива в котлах ТЭС.

Проверочный расчет максимальных приземных концентраций, создаваемых выбросами дымовых труб ТЭЦ ТОО «Джет-7» в период, соответствующий зимнему максимуму нагрузки ТЭЦ в перспективе, с учетом перевода Ка-2 и Ка-3 на дымовую трубу № 1, показал, что с реализацией технических решений по установке эмульгаторов на Ка-2 и Ка-3 достижение нормативного качества атмосферного воздуха по пыли золы обеспечивается как на СЗЗ, так и на границах близлежащей жилой зоны.

Для снижения выбросов оксидов азота могут применяться как технологические мероприятия, так и различные технологии очистки дымовых газов.

В качестве основного способа снижения выбросов NOx предусматриваются технологические методы подавления образования оксидов азота.

Сущность технологических методов подавления образования оксидов азота заключается в организации процесса сжигания топлива в топках таким образом, чтобы снизить скорость протекания реакций образования NOx и создать условия для реакций по разложению уже образовавшихся NOx.

На интенсивность образования оксидов азота влияют в основном два фактора: избытки воздуха и уровень температур в топке котла. Технологические методы направлены на воздействие указанных факторов.

Поэтому, как для подавления окислов азота, так и для обеспечения безопасного уровня загрязнения атмосферного воздуха, предложены ряд технологических и организационно-технических решений:

- реконструкция оборудования с внедрением перспективных методов подавления окислов азота:

- внедрение схем ступенчатого сжигания,

- организация рециркуляции дымовых газов со сбросом в горелку,

- внедрение на двух энергетических котлах азотоочистной установки с использованием технологии селективного некаталитического восстановления оксидов азота аммиаком (СНКВ);

- изменение параметров низкой дымовой трубы №1 с увеличением высоты.

Снижение загрязнения окружающей среды токсичными продуктами сгорания органических топлив является одной из важных проблем развития теплоэнергетики. В настоящее время действуют довольно жесткие нормативы, регламентирующие выбросы в атмосферу. Подавляющее большинство действующих котлов, имеют значительно более высокие уровни выбросов NOX, чем это регламентируется Техническим регламентом.

К настоящему времени разработано большое количество методов снижения выбросов оксидов азота на стадии сжигания топлива, так называемые технологические или внутритопочные мероприятия [3].

Определяющую роль в снижении выбросов оксидов азота играют режимно-технологические методы, направленные на подавление образования NOx в топках котла и включающие в себя ступенчатое сжигание, нестехиометричсскос сжигание, рециркуляцию дымовых газов, впрыск влаги и др. Однако необходимо дальнейшее усовершенствование этих методов, которые позволяют обеспечить нормативные требования к выбросам NOx без существенных потерь в эффективности и надежности работы котельных установок на различных видах топлива.

Другим не менее важным способом снижения выбросов оксидов азота является оптимизация процесса горения. Эффективность горения определяется в основном соотношением воздуха и топлива, а также надлежащим распространением воздуха внутри котла. Поэтому выбор оптимального баланса между топливом и воздухом является определяющим фактором в отношении минимизации выбросов NOx и повышении эффективности процесса горения. В случае котлоагрегатов с использованием пыле угольного топлива, особенно низкого качества найти и поддерживать такой баланс традиционными способами очень сложно. Поэтому возникает необходимость создания интеллектуальных систем, основанных на технологиях искусственного интеллекта (нейронные сети, генетические алгоритмы и др.), которые позволяют проводить непрерывный мониторинг пламени и управлять процессом горения. Это дает возможность повысить эффективность котельной установки, уменьшить расход топлива и снизить выбросы оксидов азота.

выброс азот загрязнение теплоэлектростанция

Литература

Коноплицкая Э.С.Проект нормативов эмиссий в окружающую среду.

Нормативы предельно допустимых выбросов для ТЭЦ ТОО «Джет-7», г. Степногорск.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Конспект лекций. - Ростов н/Дону: Феникс, 2004 г.

Федорос Е.И., Нечаева Г.А. Экология в экспериментах. - М.: Вентана-Граф, 2006 г.

Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005 г.

Шамилева И.А. Экология. - М.: ВЛАДОС, 2004 г.

Размещено на Allbest.ru