Решение проблемы выбросов оксидов азота на тепловых электростанциях Италии

Решение проблемы выбросов оксидов азота на тепловыхэлектростанциях Италии

Котлер В.1. канд. техн. Наук

Приведены результаты экспериментального исследования процесса трехступенчатого сжигания ни крупном огневом стенде, которые были успешно использованы при реконструкции нескольких газом. Путных и одного пылеугольного энергоблока для достижения норм по выбросамNOх в атмосферу.

В Италии, как и в большинстве стран Западной Европы начиная с 1492 г. действуют весьма жесткие ограничения на выбросы оксидов азота NOxпаровыми котлами ТЭС. Данные, приведенные в таблице, показывают, что для мощных энергоблоков независимо от вида топлива и конструкции котла концентрация оксидов азота и дымовых газах не должна превышать 200 мг/м3 (в пересчете на N02, при нормальных условиях, при от 6 % для пылеугольных котлов и 3 ° для газомазутных).

По мнению итальянских энергетиков, столь низкую концентрацию NOх для пылеугольных котлов невозможно получить только технологическими методами, т. е. изменением технологии топочного процесса. Поэтому энергомашиностроительная компания AnsaldoEnergin и энергетическая компания ENEL приняли стратегическое решение: обеспечить нормы по выбросамNOх на газомазутных котлах применением различных вариантов ступенчатого сжигания и малотоксичных горелок, а на пылеугольных - установкой аппаратов селективного каталитического восстановления (СКВ) за экономайзером, причем для удешевления mix аппаратов должны быть в максимальной степени использованы технологические методы подавления NO3.

Значительную долю мощностей компании ENTLсоставляют мазутные энергоблоки, общая мощность которых достигает 8 800 МВт, Поэтому еще в начале 90-х годов специалисты этой компании при активной поддержке американской компании ABBCombustionEngineeringрешили реконструировать один из мазутных котлов с тангенциальной топкой с помощью метода трехступенчатого сжигания (ТСС).

Этот метод, как известно, предполагаем ввод дополнительного топлива в конечную зону факела для coздания восстановительной среды. В образовавшейся зоне с недостатком кислорода происходит взаимодействие

Допустимые концентрации NO и СО (мг/м ) для тепловых электростанций Италии

Рис. 1 Зависимости степени снижения NO, от его исходной концентрации при подаче 20% газа в зону восстановления

Углеводородов с радикалами аминов и оксидом азота NO2 образовавшимся в факеле основных горелок. Проблемные ранее фундаментальные исследования показали что NO восстанавливается до N2 в результате реакции с аминами (NH) или взаимодействия с углеводородами (СH2 СH2), при котором образуется цианид водорода переходящий в NH3 а затем в молекулярный азот N3

В совместной работе итальянских и американских специалистов был использован обширный экспериментальный материал, полученный ранее на огневых стендах и полупромышленных установках ABBС-Е . В частности при реконструкции котла были учтены зависимости эффективности восстановления NОх от основных параметров схемы ТСС, полученные на туннельной топке тепловой мощностью 50 кВт. Применение этой топки, имеющей верхнее расположение горелки позволяло сжигать 4...8 кг/ч угля или 3...6 кг/ч мазута. Воздух для горения можно было нагревать до 600 °С. В качестве вторичного топлива использовался природный газ.

Результаты опытов, проведенных на этой установке, привели к следующим выводам:

1. При постоянном расходе вторичного топлива (15% по теплу) существенным средством повышения эффективности ТСС является снижение избытка воздуха в первичной зоне.

2. Исходная концентрация NOх мало влияет на эффективность ТСС, что свидетельствует о целесообразности сочетания, например, малотоксичных горелок и метода ТСС. Правда, эти опыты были проведены только при доле вторичного топлива 20 % и концентрации NO3 за первичной зоной в диапазоне 850..1 700 мг/м3 ( рис 1 )

3 .Температура в восстановительной зоне играет важную роль только при глубоком недостатке кислорода, т.е. при избытке радикалов, участвующих в восстановлении NO3, что подтверждается зависимостью на рис. 2. Видно, что по мере снижения доли топлива, подаваемого во вторичную зону, уменьшается не только эффективность ТСС, но и ее зависимость от температуры в восстановительной зоне.

Рис 2 Зависимость степени снижения NO3 от температуры при разной доле природного газа, подаваемого в восстановительную зону.

Од