Экологические показатели

Снижение температур в топке, как уже отмечалось, способствует минимизации образования «термических» оксидов азота. А подача в нижние горелки воздуха с избытком a_г = 0,6–0,7 приводит к снижению выхода «топливных» оксидов азота. Но главная особенность описываемой низкоэмиссионной вихревой технологии сжигания заключается в полувосстановительном (с некоторым недостатком кислорода) характере среды в нижней (вихревой) зоне топки, где присутствие большого количества активного кокса, как доказано многими исследованиями, способствует процессу распада уже образовавшихся ранее оксидов азота.

На рис. 3.3 представлены концентрации С_NOx после реконструкции котлов по ВИР-технологии в Польше (при сжигании каменных углей польских месторождений), которые показывают, что указанная модернизация котлов позволяет без значительных капитальных затрат снизить концентрации NО_х среднем на 40–50 % (до 300–450 мг/м³ или 110–150 г/ГДж) при одновременном повышении экономичности работы оборудования. На рис.3.4 представлены аналогичные результаты испытаний котла П-59 после модернизации при сжигании березовского бурого угля. Особенностью ВИР-технологии является создание в нижней части топки обширной вихревой зоны с многократной циркуляцией частиц и температурами 1000 – 1250 ^oС, благоприятными для связывания SO₂ свободным СаО. С целью экспериментальной проверки возможности связывания SO₂ в активном объеме топки при низкоэмиссионной вихревой технологии сжигания топлива были проведены серии опытов с подачей сорбента через отдельные горелки без топлива и в смеси с топливом. Степень связывания серы в диапазоне Са/S=2,5 – 3,5 моль/моль составила 25 – 35 % (рис. 3.5).

В качестве сорбента использовался дешевый крупнодробленый природный известняк (d_макс. до 25 мм) с содержанием СаСО₃ 95 – 97 % , который смешивался на угольном складе с топливом. Равномерному его распределению в топливной массе способствовали многочисленные пересыпки на ленточных транспортерах системы топливоподачи и последующий размол совместно с углем в мельницах.

Рис. 3.3. Зависимость эмиссии NO_x в дымовых газах от нагрузки котлоагрегатов

Образующийся при этом главным образом сернокислый кальций и непрореагировавший сорбент удаляются вместе с летучей золой. Только образующийся в незначительных количествах сернистокислый кальций может создавать проблемы с использованием золы. Эти опыты позволили сделать вывод о высокой эффективности такой схемы сероулавливания и внедрить эту технологию на трех котлах ТЭЦ для работы в постоянном режиме.

Рис. 3.4. Концентрация NО_x в уходящих газах котла П-59 в диапазоне нагрузок

185–275 МВт

Рис. 3.5. Зависимость снижения концентраций SO₂ от соотношения Са/S при использовании сухого метода сероочистки дымовых газов

Хорошие результаты получены и на реконструированном на сжигание угля по ВИР-технологии котле П-59, где после модернизации наблюдается увеличение связывания серы кальцием собственной золы. По результатам анализов УралВТИ и ВТИ, коэффициент связывания серы на реконструированном котле при сжигании березовского угля на 50 % выше, чем до реконструкции (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Эффективность связывания SO₂ в топке котла П-59 при сжигании березовского угля по данным УралВТИ (руководители работ А.Н Алехнович. и В.В Богомолов.)

Применение ВИР-технологии оказалось благоприятным и в части обеспечения снижения эмиссии пыли, что можно объяснить, на наш взгляд, следующими причинами:

– некоторым уменьшением концентрации пылевых частиц в газах за счет роста К.П.Д.;

– снижением температуры уходящих газов за котлом на 20–40 ^oС и коэффициента избытка воздуха в них;

– снижением температуры в ядре горения на 200 ^oС, в результате чего уменьшается (по сравнению с прямоточно-факельным процессом) оплавленность частиц летучей золы, и, следовательно, происходит увеличение их удельной поверхности.