Абсорбция

Один из наиболее распространенных и освоенных методов очистки от диоксида серы — известняковый, основанный на связывании диоксида серы суспензией известняка с получением гипса. В ФРГ 75 % энергоустановок, в США 50 % работают по данному методу.

За рубежом работа всех современных сероулавливающих устано­вок практически полностью автоматизирована. Это гарантирует под­держание параметров установки в заданном диапазоне, что исключает зарастание абсорбера и суспензионных трубопроводов солевыми отло­жениями.

Наряду с известняком в качестве реагента может быть применена известь.

Промышленные установки для сероочистки дымовых газов в стра­не серийно не выпускаются. Не производится серийно и основное обо­рудование, предназначенное для работы в условиях воздействия кор­розионной и абразивной сред.

В последнее время за рубежом широкое распространение получил метод сухой абсорбции, сущность которого заключается в диспергиро­вании в потоке горячих топочных газов водного раствора щелочного поглотителя, взятого в таком количестве, чтобы вся содержащаяся в растворе вода полностью испарилась. Образующийся продукт реакции вместе с золой отделяется в фильтрах. Этот метод отличается меньшим количеством отходов, причем в сухом виде, не требует дополнитель­ного оборудования, что снижает монтажную стоимость и площадь тер­ритории, занятой под установку. Применение метода сухой абсорбции оправдано только для дымовых газов с исходным содержанием диокси­да серы 1—2 г/м³. Для достижения высокой степени очистки (90 %) следует подавать большой избыток сорбента. Степень использования сорбента при этом не превышает 30 %. Для успешной эксплуатации требуется достаточно сложная и надежная система автоматизации.

Прогрессивным методом для сероулавливания является использо­вание щелочных свойств летучей золы топлива или щелочных отходов других производств.

Каталитический метод, выгодно отличающийся от рассмотрен­ных, разработан фирмой «Халдор Топсе А/О» (Дания). Катализатор и технология очистки дымовых газов от окислов азота аналогичны про­цессу СКР, однако очистка от окислов серы производится в газовой фа­зе путем каталитического окисления диоксида серы до триоксида с дальнейшим получением товарной серной кислоты.

Сокращение выбросов оксидов азота может осуществляться спе­циальной организацией процесса сгорания топлива и очисткой дымо­вых газов от оксидов азота. Усовершенствование технологии сжигания топлива позволяет снизить содержание оксидов азота на 10—40 %. Это целесообразно проводить в котельных, работающих на жидком и газо­образном топливе или сжигающих угольную пыль.

Основными методами очистки дымовых газов от оксидов азота яв­ляются селективные каталитическое и некаталитическое высокотем­пературное восстановление аммиаком до азота.

Япония является единственной страной в мире, где осуществляется промышленная эксплуатация денитрификации уходящих газов. В настоящее время в Японии очистные установки позволяют удалить 80 % оксидов азота, а в ближайшие годы предполагается увеличить сте­пень их удаления до 90 %.

В угольной промышленности котельные оборудованы в основном котлоагрегатами производительностью не более 25 т пара в час. Сокращение выбросов оксидов азота путем газоочистки на таких котельных нецелесообразно. Использование газоочистных установок от оксидов азота возможно для ТЭЦ, оснащенных котлоагрегатами производительностью не менее 75 т пара в час.

В последнее время наблюдается тенденция развития методов од­новременной очистки дымовых газов от оксидов серы и азота.

Большой интерес вызывает способ очистки дымовых газов от оксидов серы и азота с применением аммиака и облучения потока очи­щаемого газа пучком электронов, разрабатываемый фирмой «Эбара» (Япония). Способ обеспечивает эффективность улавливания оксидов серы и азота до 90 %, а получаемые при этом сульфат и нитрат аммония могут быть использованы в качестве удобрений.

За рубежом разработаны пылеугольные горелки с пониженным выходом оксидов азота и серы.

Разработана конструкция вращающейся печи для сжигания газо­образного, жидкого или твердого топлива. Данная печь обеспечивает полное сгорание топлива и минимальные потери тепла. Снижение содержания в дымовых газах диоксида серы достигается подачей в печь высокодисперсных известняка или извести. Постадийная подача воздуxa, частичная рециркуляция дымовых газов позволяют снизить со­держание оксидов азота в дымовых газах.

Одним из наиболее перспективных и удобных для применения в малой энергетике является способ сжигания твердого топлива в низкотемпературном кипящем слое, при этом уменьшается выброс вредных веществ в атмосферу. Для снижения выбросов диоксида серы в кипящий слой вводят известняк, известь или доломит. При использовании доломитизированного известняка диоксида серы выделяется на 40 % меньше, чем при использовании известняка. Эффективность от введения известняка возрастает с увеличением его дисперсности, однако при этом растет унос. Повышение эффективности очистки взаимосвязано с низкой сте­пенью утилизации сорбента.

Перспективным способом снижения выбросов котлов высокой па­ропроизводительности могла бы служить газификация угля. В Германии разработана технология, позволяющая осуществлять газификацию углей практически любого состава и практически полностью ликвидировать выбросы соединений серы и пыли, а также значительно снизить выбросы оксидов азота.

Совершенствование технологии сжигания топлива в котельных установках. Применяющиеся в настоящее время топочные устройства для сжигания угля в котлах паропроизводительностью от 4 до 25 т пара в час снабжены слоевыми топками. Сжигание рядовых углей с высокой зольностью и большим содержанием мелких фракций в серийных то­почных устройствах затруднительно, КПД котельных установок не­редко составляет 60—65 % и обеспечить паспортную производитель­ность котла практически невозможно. Это обстоятельство обусловило необходимость разработки новых способов сжигания углей с повышен­ной (до 70—80 %) зольностью.

Существует ряд способов снижения выбросов путем совершенствования процессов сжигания.

К таким способам можно отнести слоевое сжигание угля с пред­варительным отделением угольной мелочи перед подачей топлива пневмомеханическим забрасывателем (ПМЗ).

При сжигании угля в факельно-слоевых топках значительная до­ля золы и оксидов азота образуется при сгорании мелочи, которая при подаче угля ПМЗ горит во взвешенном состоянии во время падения на слой угля. При отделении от угля мелочи содержание летучей золы в дымовых газах уменьшается в 6 раз, содержание оксидов азота замет­но снижается. Предложено отделять мелочь от угля в специальном се­параторе до его сжигания. Возможен вдув мелочи в топку непосредст­венно над слоем или добавка его в систему возврата уноса. Этот способ может быть использован для слоевых топок и топок кипящего слоя, ос­нащенных ПМЗ.

Другой перспективный способ снижения выбросов котлоагрегатов со слоевыми топками малой мощности (до 5 МВт) разработан в Герма­нии. В топливо перед сжиганием добавляют известковые препараты (кусковая жженая известь или известковое молоко). Связывание ди­оксида серы происходит непосредственно в топке. Степень очистки со­ставляет около 50 %.

Уменьшить образование оксидов азота и серы в продуктах сгора­ния можно рациональной организацией топочного процесса. Если вы­бросы диоксида серы удается сократить введением присадок, то выбро­сы оксидов азота можно существенно уменьшить ступенчатым вводом воздуха и топлива в зону горения, сжиганием с малыми избытками воздуха, рециркуляцией газов, вводом в топку водяных паров. Однако при этом необходимо следить, чтобы недожог топлива был в допустимых пределах.