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 4.3. 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.4.4. 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. 4.5.).

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. 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.4.3. Зависимость эмиссии NO_x в дымовых газах от нагрузки котлоагрегатов

Рис. 4.4. Концентрация No_x в уходящих газах котла П-59 в диапазоненагрузок 185 – 275 МВт

Хорошие результаты получены и на реконструированном на сжигание угля по ВИР-технологии котле П-59, где после модернизации наблюдается увеличение серосвязывания кальцием собственной золы. По результатам анализов УралВТИ и ВТИ коэффициент серосвязывания на реконструированном котле при сжигании березовского угля на 50 % выше, чем до реконструкции (рис.4.6).

Рис. 4.5. Зависимость снижения концентраций SO₂ от соотношения Са/S при использовании сухого метода сероочистки дымовых газов.

Рис. 4.6. Эффективность связывания SO₂ в топке котла П-59 при сжигании березовского угля по данным УралВТИ (руководители работ Алехнович А.Н. и Богомолов В.В.)

Применение ВИР-технологии оказалось благоприятным и в части обеспечения снижения эмиссии пыли, что объясняется, 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 температур 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.