Химическое воздействие присадками на факел горения

ВТИ и СКБ* ВТИ с 1996г. проводят эксплуатационные испытания систем восстановления окислов азота аммиаком без катализаторов или с ними (системы СНКВ и СКВ).

Ввод аммиака NH₃ (аммиачной воды, карбамида – NH₃OH) в высокотемпературные области газоходов или топку осуществляется с газами рециркуляции или с паром (C_Nox снижается до 250–300 мг/м³ – на угле и до 100 мг/м³ – на мазуте).

Необходимо при этом снижать потери энергии из-за азотоочистки и создать отечественный катализатор – восстановитель азота. Пар, используемый для распыливания лучше заменять сжатым воздухом, подаваемым от небольшого компрессора. Нормативы на выбросы азота приведены в таблице 6.1 ниже.

Таблица 6.1

Нормативы удельных выбросов в атмосферу окислов азота
для котельных установок. ГОСТ-Р-50831 – 95

Тепловая мощность котлов Q, МВт (паропроизводительность D, т/ч)	Вид топлива, тип шлакоудаления	Ввод котельных установок на ТЭС до 31.12.2000г.	Ввод котельных установок на ТЭС с 01.01.2001г.
Массовый выброс NOx на единицу тепловой энергии, г/МДж	Массовый выброс NOx, кг/т у.т.	Массовая* концентрация NOx в дымовых газах при α=1,4, мг/м3	Массовый выброс NOx на единицу тепловой энергии, г/МДж	Массовый выброс NOx, кг/т у.т.	Массовая* концентрация NOx в дымовых газах при α=1,4, мг/м3
До 299 (до 420)	Газ Мазут Бурый уголь твердое шлакоудаление жидкое шлакоудаление Каменный уголь твердое шлакоудаление жидкое шлакоудаление	0,043 0,086 0,12 0,13 0,17 0,23	1,26 2,52 3,50 3,81 4,98 6,75		0,043 0,086 0,11 0,11 0,17 0,23	1,26 2,52 3,20 3,20 4,98 6,75
300 и более (420 и более)	Газ Мазут Бурый уголь твердое шлакоудаление жидкое шлакоудаление Каменный уголь твердое шлакоудаление жидкое шлакоудаление	0,043 0,086 0,14 – 0,20 0,25	1,26 2,52 3,95 – 5,86 7,83	–	0,43 0,86 0,11 – 0,13 0,21	1,26 2,52 3,20 – 3,81 6,16	–

* При нормальных условиях (температура 0 °С, давление 101,3 кПа), рассчитанная на сухие газы.

Лекция 7. Промышленная очистка
дымовых газов от NO_x

Трудности очистки дымовых газов от NO_x в следующем:

· азот образует химически устойчивые и малорастворимые в воде соединения;

· в газах присутствуют реакционноспособные вещества SO₂,CO₂, O₂.

Методы очистки:

· адсорбция NO_x и SO₂ движущими слоем твердого поглотителя с последующей его регенерацией при повышенной температуре;

· адсорбция NO_x и SO₂ в скрубберах, орошаемых жидкостью, содержащей сернистые соли, позволяет удалить из дымовых газов лишь
20–30% NO_x;

· окисление окиси азота, озоном из специальных озонотаров, переводящие NO_x в высшие окислы, которые легко поглощаются водой или щелочными растворами. Пока для осуществления этого метода требуется расход энергии собственных нужд до 10%;

· уменьшить выбросы NO_x с дымовыми газами можно восстановив окись азота до азота и кислорода.

Существуют два подхода к вопросу очистки дымовых газов от окислов азота:

· улавливание окислов азота с последующей переработкой их в товарные продукты (азотная кислота, концентраты окислов азота и азотнокислые соли)

· разрушение окислов азота до нетоксичных составляющих

Абсорбционные методы:

· содовый – 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₃+NaNO₂+CO₂

N₂O₃+NaCO₃=2NaNO₂+CO₂

· щелочной – 4NO₂+2Ca(OH)₂=Ca(NO₂)₂+Ca(NO₃)₂+2H₂O

N₂O₃+Ca(OH)₂=Ca(NO₂)₂+H₂O

· аммиачный – 2NO₂+ 2 NH₄OH=NH₄NO₃+NH₄NO₂+H₂O

N₂O₃+2NH₄OH=2NH₄NO₂+H₂O

Абсорбционные методы могут применяться с использованием силикагеля (SiO₂·nH₂O), торфощелочных сорбентов. Наименования и формулы некоторых химических соединений приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Основные химические соединения

Наименование	Формулы
Карбонат калия (поташ) Аммиачная селитра Аммиак Аммоний	K2CO3 NH4NO3 NH3 NH4

В аммиачной селитре содержится ~37% N, что позволяет считать NH₄NO₃ ценным азотистым соединением.

В перспективе могут быть реализованы методы каталитического разложения окислов азота. В энергетике их пока нет, но эксперименты в системах производства азотной кислоты, как за рубежом, так и в России уже есть.

Восстановление азота из окислов протекает частично в к.а. в его газоходах, но из-за быстрого охлаждения дымовых газов конечный эффект незначителен.

Для ускорения этой реакции необходима восстановительная среда. Необходимо дожигание остатков кислорода дымовых газов (с помощью метана) и контакта обескислороженных газов катализатором при температуре около 600 °С. Присутствие SO₂ в дымовых газах – серьезное препятствие, так как не исключено образование сероводорода (в 60 раз более высокой токсичности, чем у SO₂).