Методические рекомендации по применению передовой практики Часть A: Сжигание биомассы

жүктеу/скачать 2.61 Mb.

бет	8/11
Дата	14.06.2016
өлшемі	2.61 Mb.
	#134894
түрі	Методические рекомендации

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

5.4 Уровни выбросов

Все выбросы, образующиеся в результате сгорания топлива, можно подразделить на выбросы, характеристики которых определяются технологией сжигания топлива и условиями технологического процесса, и выбросы, характеристики которых определяются свойствами топлива. Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в окружающую среду различными установками на биомассе, в значительной степени определяется применяемой технологией сжигания топлива. В основном, имеющиеся данные относятся к технологиям сжигания одного вида топлива. Для того, чтобы выполнить объективную оценку уровней выбросов различных установок, предназначенных для сжигания биомассы, необходимо получить данные о выбросах в широком диапазоне сочетаний различных технологий сжигания топлива. При сравнении уровней выбросов различных установок, сжигающих биомассу, проблема заключается в том, что используется большое число различных единиц. Так как обычно не указываются базовые данные, необходимые для пересчета уровней выбросов в различные единицы, приходится использовать предполагаемые значения.
В Таблица 5.1 и Таблица 5.2. указаны типичные диапазоны уровней выбросов для промышленных топок на древесном топливе.

Таблица 5.1. Выбросы, свойства которых, в основном, определяются технологией сжигания топлива и условиями технологического процесса.

Уровень требований стандарта	Низкие требования стандарта	Высокие требования стандарта
Коэффициент избытка воздуха, λ	2-4	1.5-2
Компонент	Выбросы (мг/м³₀ при 11% O₂)
CO	1000-5000	20-250
CxHy	100-500	< 10
ПАУ	0.1-10	< 0.01
Частицы	150-500	50-150*

Примечание. По данным исследований уровней выбросов, проведенных в Швейцарии (топок с нижней загрузкой топлива, топок с колосниковыми решетками, топок для сжигания пыли), уровни выбросов различных автоматических промышленных топок, предназначенных для сжигания древесины, кроме топок для сжигания пыли, обычно составляют >150 мг/м³.

Таблица 5.2. Выбросы, характеристики которых определяются свойствами топлива.

Компонент	Тип топлива	Типичные уровни выбросов (мг/м³₀ при 11% O₂) *
NOx	-Местная древесина (мягких пород). -Местная древесина (твердых пород). -Солома, трава, многолетний злак Miscanthus, ДСП. -Отходы древесины, включая древесные отходы, образовавшиеся в результате разрушения или сноса зданий и сооружений.	100-200 150-250 300-800 400-600
HCl	-Местная древесина. -Отходы древесины, включая древесные отходы, образовавшиеся в результате разрушения или сноса зданий и сооружений, солома, трава, многолетний злак Miscanthus, ДСП (NH₄Cl).	<5 неочищенный газ: 100-1000 с поглощением HCL: <20
Частицы	-Местная древесина, солома, трава, многолетний злак Miscanthus, ДСП. -Отходы древесины, включая древесные отходы, образовавшиеся в результате разрушения или сноса зданий и сооружений.	-после циклона: 50-150 -после циклона: 150-1000 -после мешочного фильтра или ЭСП: <10
Σ Pb, Zn, Cd, Cu	-Местная древесина. -Отходы древесины, включая древесные отходы, образовавшиеся в результате разрушения или сноса зданий и сооружений.	<1 неочищенный газ: 20-100 после мешочного фильтра или ЭСП: <5
ПХДД/Ф (в нг TE (диоксинов) /м³₀₎	-Местная древесина. -Отходы древесины, включая древесные отходы, образовавшиеся в результате разрушения или сноса зданий и сооружений.	0,01 – 0,5 (типичное значение <0,1) 0,1 - 20 (типичное значение = 2)

Таблица 5.3 содержит данные выполненного в Австрии исследования по оценке уровней выбросов различных установок, работающих на биомассе, мощностью от 0,5 to 10 МВтт, использующих в качестве топлива ДСП, древесную щепу, МДФ и кору.

Таблица 5.3. Уровни выбросов различных установок, работающих на древесине, использующих в качестве топлива ДСП, древесную щепу, МДФ и кору.

Компонент	Выбросы (мг/м³₀ при 11% O₂)	Наблюдения отсутствуют
CO	125-1000	25
CxHy	5.0-12.5	25
ПАУ	0,00006 – 0,06	неизвестны
Бензо[a]пирин	5.10^-6– 1,0.10^-3	4
NOx (в форме NO₂)	162 - 337	22
Частицы	37-312	29
SO₂	19 -75	17
Cl	1-10	12
F	0.25	неизвестны

Из Таблицы 5.3 можно видеть, что выбросы SO₂, Cl и F имеют относительно низкий уровень, что обусловлено низким содержанием в топливе этих компонентов. Выбросы CxHy, ПАУ м бензо[a]пирина также имеют низкий уровень. Эти выбросы могут быть снижены посредством дальнейшей оптимизации процесса сжигания топлива. Данные исследования свидетельствуют об относительно высоком уровне выбросов СО, в особенности, на старых установках, предназначенных для сжигания биомассы.
Выбросы СО могут быть снижены за счет сокращения числа прерываний работы топки в результате повышения уровня контроля процесса горения (см. раздел 5.5.4). Применение/оптимизация ступенчатого сжигания топлива также позволяют снизить уровень выбросов NOx (см. разделы 5.5.5 и 5.5). По данным измерений, полученным в рамках проведенного в Австрии исследования, были сделаны следующие выводы:
Уровень выбросов обычно уменьшается с увеличением мощности установки, предназначенной для сжигания биомассы благодаря более совершенному управлению процессом горения и применению эффективных системы газоочистки. Установки, предназначенные для сжигания биомассы, мощностью более 4 МВтт кроме циклона, который обычно используется на установках малой мощности, часто имеют электростатические фильтры и устройства конденсации топочного газа. Как правило, инвестиционные затраты на такое оборудования на установках малой мощности не являются экономически целесообразными. Однако на котельных установках мощностью менее 1 МВтт, действующих в скандинавских странах, были реализованы экономичные системы конденсации топочного газа.
Исключением являются выбросы NOx. Выбросы топливного NOx возрастают с увеличением содержания азота в биомассе, коэффициента избытка воздуха и температуры горения до значения, при котором промежуточные соединения азота преобразуются в NOx, N₂O, или N_2. При более низких температурах горения воздействие температуры является более важным, чем воздействие коэффициента избытка воздуха, позволяя получить более низкий уровень выбросов NOx на установках, предназначенных для сжигания биомассы, меньшей мощности.

5.5 Первичные меры по снижению уровня выбросов

Снижение уровня выбросов вредных веществ достигается либо посредством предотвращения создания таких веществ (первичные меры), либо удаления этих веществ из топочного газа (вторичные меры). В настоящем разделе описываются меры по снижению первичных выбросов, образующихся при неполном сгорании, и NOx.
Первичные меры по снижению уровня выбросов направлены на снижение образования и/или снижение уровня выбросов в топочной камере. С этой целью применяется ряд мер, включая следующие меры, описываемые в настоящей работе:
-изменение уровня влажности топлива;
-изменение размеров частиц топлива;
-выбор соответствующего оборудования для сжигания топлива;
-оптимизация управления процессом горения;
-ступенчатый впуск воздуха при сжигании топлива;
-ступенчатое сжигание и дожиг топлива.
На практике эти меры часто взаимосвязаны.

5.5.1 Изменение уровня влажности топлива

Влажность биомассы может варьироваться в широких пределах. Влажность лесосечных отходов, подвергнутых сушке, может снижаться до 10% (влажная основа), а в свежесрубленной лесной древесине влажность может достигать 60%.
Высокая влажность топлива затрудняет получение достаточно высокой температуры в топочной камере. Часто требуется получить температуру более 850^○С с тем, чтобы обеспечить достаточно низкий уровень выбросов СО. При недостаточно высокой температуре происходит неполное сгорание с высоким уровнем выбросов.
В общем, если не имеется дешевого отбросного тепла, отбираемого из другого процесса, применение отдельной системы искусственной сушки делает процесс слишком дорогостоящим и экономически невыгодным. Конструкция топочной камеры играет чрезвычайно важную роль при использовании биомассы, имеющей высокую влажность. Применение большого количества футеровочных и изоляционных материалов в конструкции топочной камеры позволяет повысить качество горения. Эта мера в сочетании с высокой температурой подогрева воздуха топочной камеры делает применение топлива с высокой влажностью приемлемым с экологической точки зрения. Однако повышение качества процесса горения достигается за счет некоторого снижения КПД котла. Это объясняется тем, что большее количество влаги в топочном газе повышает скорость потока содержащего водяной пар топочного газа, выходящего из котла, что приводит к потере энергии. Однако сжигание древесины с высоким содержанием влаги может иметь положительный эффект в случае применения системы конденсации топочного газа при условии, что тепловая нагрузка является достаточно низкой. Конденсация содержащегося в топочном газе водяного пара повышает общий КПД до уровня, позволяющего обеспечить экономически выгодную эксплуатацию установки.

5.5.2 Изменение размеров частиц топлива

Размер топливных частиц играет важную роль при выборе технологии сжигания топлива. В частности, размер частиц топлива может играть определяющую роль при эксплуатации установок на биомассе большой мощности с автоматической подачей питания. Размер частиц топлива может варьироваться от целых бревен до мелких опилок. Если топливо состоит как из очень мелких, так и очень крупных фракций, измельчитель или рубительная машина могут использоваться для уменьшения размера крупных частиц. Таким образом получают более однородный состав частиц, что позволяет использовать большее число технологий. Однако измельчение топливных частиц является целесообразным только в случае, если выгоды от выполнения этой операции превосходят дополнительные инвестиции и затраты на энергию.

5.5.3 Выбор соответствующего оборудования для сжигания топлива

При выборе технологии сжигания топлива для установки на биомассе следует учитывать ряд аспектов, относящихся как к процессу сжигания топлива. так и к реализации первичных и вторичных мер по снижению выбросов. Как правило, тепловая/электрическая мощность установки ограничивает выбор технологии сжигания топлива по техническим или экономическим причинам.
Прежде всего следует учитывать характеристики топлива, такие как состав топлива, влажность и размер частиц. При использовании древесных видов топлива выбор технологии сжигания топлива может ограничиваться только содержанием азота в древесине в случае, если необходимо обеспечить соблюдение норм выбросов NOx. Однако содержание влаги может играть чрезвычайно важную роль при использовании в качестве топлива древесной щепы или коры, если не предусматривается их подсушивание перед сжиганием.
При использовании других видов топливной биомассы воздействие ряда компонентов топлива, таких как зола, хлор, калий и сера, на процесс горения обусловливает выбор определенных элементов технологии сжигания топлива, например, сжигания соломы.

5.5.4 Оптимизация управления процессом горения

Для обеспечения оптимального процесса горения с минимальными выбросами от неполного сгорания топлива необходимо обеспечить поддержание высокой температуры горения, достаточно длительного времени пребывания и оптимального смешения топливных газов с воздухом, и соответствующие регулирование этих параметров при изменении тепловой и/или электрической мощности. Эти параметры частично определяются технологией сжигания топлива и конструкцией топки и частично условиями процесса горения. Для оптимизации процесса горения разработан ряд систем управления процессом сжигания топлива.
Автоматизированная система управления технологическим процессом, или контроллер технологического процесса, предназначена для управления отдельными параметрами технологического процесса в соответствии с заданным режимом. Основным назначением контроллера технологического процесса в системе установки, работающей на биомассе. является регулирование выработки тепла в соответствии с потреблением тепла. Также контроллер технологического процесса может программироваться для выполнения одновременной оптимизации параметров процесса горения с целью минимизации выбросов и максимизации теплового КПД. При сжигании биомассы типичными параметрами технологического процесса, которые могут использоваться в качестве параметров технологического контроля являются концентрации CO, CxHy и O₂ в топочном газе, температура в топочной камере и температура котла. Переменными параметрами технологического процесса, которые непосредственно регулируются для получения заданных значений указанных параметров технологического контроля, являются, как правило, количество топлива. подаваемого в топку, и количество подаваемого первичного и вторичного воздуха.
Минимизация выбросов
Качество горения можно изменять посредством регулирования количества подаваемых топлива и первичного и вторичного воздуха по значениям измеренных концентраций CO, CxHy и O₂и температуры горения в топке.
В случае прямого управления технологическим процессом осуществляется непрерывное измерение значений CO и CxHy и значения управляющих параметров регулируются таким образом, чтобы минимизировать выбросы. Из-за колебаний параметров процесса концентрации значений CO и CxHy часто остаются высокими.
В случае непрямого управления технологическим процессом сначала определяется идеальный коэффициент избытка воздуха (λ) для всех предполагаемых параметров процесса (нагрузки котла, влажности топлива и т.д.), позволяющего получить минимальные уровни выбросов. Затем измеренное значение O2 используется в качестве параметра технологического контроля. Контроль значения λ; обеспечивает стабильность процесса горения, однако поскольку действительные параметры процесса часто отличаются от предполагаемых значений на практике не всегда удается минимизировать уровень выбросов.
Также можно использовать сочетание систем прямого и непрямого управления технологическим процессом для обеспечения стабильного процесса сжигания топлива с минимизированным уровнем выбросов.
Регулирование выходной тепловой мощности
Помимо минимизации уровня выбросов необходимо также обеспечить регулирование выходной тепловой мощности топки или котла, которое можно осуществлять по измеренным значениям разности температур и массового расхода воды. Однако в большинстве случаев контроль выходной тепловой мощности осуществляют по значению температуры воды котла. После установки котла определяют отношение между количеством подаваемого топлива и количеством подаваемого первичного и вторичного воздуха. Затем посредством регулирования этих параметров поддерживается заданная температура воды котла.
Модификация конструкции существующего котла на биомассе
Модификация конструкции существующих котлов позволяет снизить уровни выбросов, повысить тепловой КПД и эффективность регулирования выходной тепловой мощности. Результаты экспериментальных исследований, проведенных, например, Датским институтом прикладных исследований (Dutch research institute TNO), показывают, что относительно простые изменения технологического процесса позволяют снизить уровень выбросов и повысить КПД котлоагрегата.

5.5.5 Ступенчатый впуск воздуха при сжигании топлива

Ступенчатый впуск воздуха широко применяется при сжигании топлива на установках, работающих на биомассе. Однако на установках малой мощности точность контроля подачи воздуха горения обычно ограничена конструкцией установок, что может вызывать повышение уровней выбросов. Сжигание топлива со ступенчатой подачей воздуха одновременно снижает уровни выбросов от неполного сгорания топлива и выбросов NOx в результате разделения процессов выхода летучих и горения в газовой фазе. Это повышает эффективность смешения топливного газа с воздухом горения. На первом этапе подается первичный воздух и происходит высвобождение летучей фракции с образованием топливного газа, содержащего, в основном, CO, H_2, CxHy, H₂O, CO₂ и N₂. С точки зрения снижения выбросов NOx особый интерес представляет также содержание в топливном газе NH₃, HCN и NO. На втором этапе подается достаточное количество вторичного воздуха для обеспечения эффективного сгорания топлива и снижения уровня выбросов, образующихся при неполном сгорании.
Повышение степени смешения топочного газа и вторичного воздуха уменьшает количество требуемого вторичного воздуха, повышая температуру пламени и снижая общий коэффициент избытка воздуха. В результате повышения температуры снижается уровень выбросов от неполного сгорания, увеличивается скорость элементарных реакций и повышается качество смешения, что сокращает время пребывания, необходимое для смешения топливного газа и вторичного воздуха горения. Однако это не приводит к автоматическому снижению уровня выбросов NOx. Эффективное снижение выбросов от неполного сгорания и выбросов NOx может быть обеспечено только посредством оптимизации коэффициента избытка первичного воздуха.
Как указывалось ранее, азот топлива преобразуется в NO (> 90%) и NO₂ (< 10%) в результате протекания ряда элементарных реакций, называемых механизмом образования топливного NOx. Важными первичными азотосодержащими компонентами являются NH₃ и HCN. Однако в пиролизном газе также могут содержаться значительные количества NO и N₂. В присутствии достаточного количества O₂ NH₃ и HCN преобразуются, в основном, в NO через различные пути реакции. Однако в присутствии большого количества топлива NO реагирует с NH3 и HCN с образованием N₂. Этот механизм используется как первичная мера снижения выбросов NOx. Оптимизация коэффициента избытка первичного воздуха, температуры и времени пребывания позволяет обеспечить максимальное преобразование NH₃ и HCN в N_2.
С целью изучения возможностей снижения выбросов NOx посредством ступенчатого впуска воздуха организация Веренум Рисерч (Verenum Research) (Цюрих) осуществила строительство экспериментального реактора мощностью 25 кВт с газификацией неподвижного слоя в топке с верхней тягой с последующим сжиганием топлива в газовой фазе. Экспериментальный реактор может эксплуатироваться как топка с нижней подачей топлива, что позволяет получить опорные значения NOx для использования при сжигании топлива на установках обычного типа. Результаты эксплуатации экспериментального реактора показывают, что при ступенчатом впуске воздуха уровень выбросов NOx может быть снижен на 50% - 75% (см. Рис. 5.5). Степень снижения уровня выбросов повышается с увеличением содержания N в топливе при следующих оптимальных условиях:
-время пребывания в восстановительной камере ~0.5 с (> 0.3 с);
-температура в восстановительной камере ~ 1100- 1200^oC;
-коэффициент избытка первичного воздуха ~ 0.7.

Рис. 5.5. Зависимость уровня выбросов NOx от величины коэффициента избытка воздуха на экспериментальном реакторе мощностью 25 кВт, построенного организацией Веренум Рисерч.

NOx (mg/m³; at 13% О₂) = NOx (мг/м³; при 13% О₂)

Primary air excess ratio = Коэффициент избытка первичного воздуха
UF Chipboard (N = 2.0 wt%) = ДСП (клей UF) (N = 2,0 весовых %)
Wood (N = 0.15 wt%) = Древесина (N = 0,15 весовых %)

5.5.6 Ступенчатый впуск воздуха и дожиг

Другими возможными методами снижения NOx на установках, сжигающих биомассу, являются ступенчатое сжигание и дожиг топлива. Первичное топливо сжигается при коэффициенте избытка воздуха, превышающим 1, при этом не происходит значительного снижения NOx. Затем в топочный газ за зоной первичного горения вводится вторичное топливо без подачи дополнительного воздуха. При этом создается достехиометрическая восстановительная среда, в которой количество NOx, образованного в первичной зоне может снижаться в результате реакций с NH₃и HCN, образованных из вторичного топлива (если вторичное топливо содержит азот) таким же образом, как при сжигании топлива со ступенчатой подачей топлива (см. Рис. 5.6). При этом NO преобразуется обратно в NCH в результате реакций с HCCO и радикалами CHi (i = 0-3), образовавшимися из вторичного топлива. Этот процесс называется дожигом. При типичных условиях дожига HCCO является наиболее эффективным радикалом для удаления NO. На последнем этапе в участок за восстановительной зоной вводится дополнительное количество воздуха для обеспечения эффективного сгорания с общим коэффициентом избытка воздуха, превышающим 1.
Потенциальные возможности процесса ступенчатого сжигания топлива исследовались с применением топки с нижней загрузкой топлива на установке Веренум Рисер, в которую вторичное топливо вводилось на вторую решетку над основным слоем топлива, при этом доля энергии, полученной от сжигания первичного топлива, составила 70%, а от сжигания вторичного топлива – 30%. Степень снижения NOx составила 52% - 73% при температуре в зоне снижения приблизительно 700^○С. Таким образом, этот процесс обеспечивает степень снижения NOx, аналогичную степени снижения NOx при ступенчатой подаче воздуха, однако при значительно более низкой температуре в зоне снижения. Оптимальный общий коэффициент избытка воздуха в зоне снижения составляет приблизительно от 0,7 до 0,9. Как и при ступенчатой подаче воздуха, время пребывания и начальное содержание азота в топливе также оказывают воздействие на степень снижения. Также важны свойства вторичного топлива, в особенности, содержание N и летучих компонентов в топливе.
Ступенчатое сжигание топлива требует автоматической подачи первичного и вторичного топлива, и подача вторичного топлива должна легко регулироваться. Это ограничивает использование ступенчатого сжигания топлива крупными установками, работающими на биомассе, так как требуется применение двух систем загрузки топлива и системы точного управления процессом горения топлива. В качестве вторичного топлива могут использоваться природный газ, топочный мазут, пиролизный газ, порошковая биомасса, опилки или аналогичные виды топлива.

Рис. 5.6. Три принципа сжигания топлива. Схемы слева направо: сжигание топлива в топке обычного типа, сжигание топлива со ступенчатой подачей воздуха, ступенчатое сжигание топлива.

5.6 Вторичные меры по снижению уровня выбросов

Вторичные меры по снижению уровня выбросов Вторичные меры могут применяться с целью удаления компонентов выбросов из топочного газа после его выхода из котла. Особое значение имеет удаление частиц при сжигании свежесрубленной древесины. При сжигании других видов биомассы может требоваться применение дополнительных вторичных мер.
В настоящем разделе описываются меры по снижению выбросов, применяемые, в основном, для удаления частиц и NOx. Другие компоненты, содержание которых также можно снижать с применением вторичных мер включают SOx, HCI, тяжелые металлы, и ПХДД/Ф. Дается общее описание вторичных мер по снижению выбросов этих компонентов. Для удаления SOx(в основном, SO₂) разработаны влажные, сухие и влажно-сухие одноразовые процессы. Сгорание древесины не является значительным источником выбросов SOx. Влажные одноразовые процессы, применяемые для снижения выбросов SOx, уменьшают выбросы HCl. Также комбинированная экстракция HCl, SO_2, and ПХДД/Ф может выполняться с помощью адсорбентов, таких как активированный лигнин. Уровни выбросов ПХДД/Ф можно снижать посредством эффективного отделения частиц при температуре, значительно меньшей, чем температура синтеза de novo. Выбросы тяжелых металлов эффективно снижаются с помощью пылесборных устройств, таких как мешочные фильтры или электростатические фильтры.

5.6.1 Методы контроля содержания частиц

Не каждый метод контроля содержания частиц пригоден для всех применений. Определяющие факторы включают размер частиц, требуемая степень улавливания, интенсивность потока газа, периодичность очистки, характеристики частиц и присутствие смол в топочном газе. Следующие эмпирические правила могут быть полезны при выборе методов контроля содержания частиц для установок, работающих на биомассе:
1. Липкие частиц (например, смоляные) улавливаются жидкостью, как, например, в скруббере, или циклоном, мешочным фильтром, или электростатическим фильтром, удавливающие поверхности которых обычно полностью покрываются пленкой или текучей жидкостью. Необходимо также предусмотреть метод обработки полученной таким образом загрязненной жидкости.
2. Легко улавливаются частицы, частицы, слипающиеся друг с другом, но не прилипающие к твердой поверхности. Частицы с противоположными свойствами улавливаются с помощью специальных поверхностей, таких как волокна с тефлоновым покрытием в фильтрах, легко высвобождающих уловленные частицы во время очистки.
3. При использовании электростатических фильтров первостепенное значение имеют электрические свойства частиц, которые также часто играют важную роль в других устройствах контроля, в которых воздействие электростатических зарядов, обусловленных трением, на частицы может облегчать или затруднять улавливание.
4. Циклонный сепаратор является, возможно, единственным устройством, пригодным для улавливания нелипких частиц диаметром более 5 мкм.
5. Для улавливания частиц диаметром менее 5 мкм обычно применяются электростатические фильтры, мешочные фильтры и скрубберы. Эти устройства способны улавливать частицы диаметр которых составляет доли микрона.
6. При потоках большого объема использование скрубберов является очень дорогостоящим; в этом случае предпочтительно использовать другие устройства.
7. Во всех случаях необходимо учитывать коррозионную устойчивость и значение точки росы.
В Таблице 5.4 приведены характеристики некоторых стандартных методов контроля содержания частиц при сжигании древесной щепы.

Таблица 5.4. Характеристики отдельных методов контроля содержания частиц.

	Осадительная камера	Циклон	Электростатический фильтр
Степень улавливания	~10% для частиц < 30 мкм; ~40% для частиц < 90 мкм	85-95%	95-99,99%
Скорость потока газа	1 - 3 м/с	15-25 м/с	0.5-2 м/с
Падение давления	< 20 Па	60-150 Па1	15-30 Па
Диапазон температур	< 1300⁰C	< 1300⁰C	< 480⁰C
Диапазон давлений	< 100 бар	< 100 бар	< 20 бар
Применение	Первая ступень сепарации частиц	Первая или последняя ступень сепарации частиц	Последняя ступень сепарации частиц

В Таблице 5.5 указаны типичные размеры частиц, удаляемых с помощью ряда апробированных методов контроля содержания частиц и типичные значения степени улавливания.
На Рис. 5.7 показаны значения степени улавливания, обеспечиваемые некоторыми передовыми технологиями контроля содержания частиц.
Таблица 5.5. Типичные размеры частиц, удаляемых с помощью некоторых методов контроля содержания частиц.

Метод контроля содержания частиц	Размер частиц (мкм)	Степень улавливания (%)
Осадительные камеры	>50	<50
Циклоны	>5	<90
Мультициклоны	>5	<90
Электростатические фильтры	<1	>99
Мешочные фильтры	<1	>99
Распылительные камеры	>10	<80
Отбойные скрубберы	>3	<80
Циклонные распылительные камеры	>3	<80
Скрубберы Вентури	>0.5	<99

Рис. 5.7. Зависимость характеристик степени улавливания некоторых методов контроля содержания частиц от размера частиц.

Обозначения Ось X: размер частиц, Ось Y: степень сепарации; filternder Abscheider = мешочный фильтр, elektrischer Abscheider = электростатический фильтр; Venturiwäscher = скруббер Вентури; Wirbelwäscher = скруббер с псевдоожиженным слоем;Waschturm = распылительная камера; Zyklon = циклон.

Далее рассматриваются следующие методы контроля содержания частиц:

-осадительные камеры
-циклоны
-мультициклоны
-электростатические фильтры
-мешочные фильтры
-скрубберы
-ротационный сепаратор частиц.

Осадительные камеры
Сепарация частиц в осадительной камере основана на действии силы тяжести ( см. Рис. 5.8. Основным недостатком этого метода является низкая степень улавливания. Однако он по-прежнему широко используется, так как способен осуществлять гашение пламени. Типичные характеристики осадительной камеры приведены в таблице 5.4.

Рис. 5.8. Осадительная камера.

Gas inlet = Впуск газа

Gas inlet and exit ducts = Каналы впуска и выпуска газа
Gas exit = Выпуск газа
Dust collecting hoppers = Пылесборные бункеры

Циклоны
Сепарация частиц в циклоне осуществляется под одновременным воздействием силы тяжести и центробежных сил. Газ и твердые частицы подвергаются воздействию центробежных сил двумя способами:
-газ поступает в циклон по касательной;
-газ поступает в циклон по осевому направлению и приводится во вращение вентилятором.
Под воздействием центробежных сил частицы сталкиваются с внутренней поверхностью стенок циклона и затем падают в пылесборник. На Рис. 5.9 показан принцип действия циклона. Циклоны имеют более высокую чем осадительные камеры степень улавливания благодаря действию центробежных сил.
Потери энергии определяются, в основном, падением давления над циклоном и составляют около 0,2 кВтч/1000 м³ топочного газа. Типичные характеристики циклона приведены в Таблице 5.4.

Рис. 5.9. Принцип действия циклона.

Обозначения: Неочищенный газ-> Впуск по касательной-> Чистый газ-> Цилиндр-> Конус в пылесборный бункер-> неочищенный газ-> выпуск по касательной

Мультициклоны
Степень сепарации циклона можно повысить, увеличив центробежную силу за счет уменьшения диаметра циклона. С целью повышения эффективности действия циклона, несколько циклонов соединяют параллельно; такую конструкцию называют мультициклоном (Рис. 5.10). Недостатками мультициклонов являются их более сложная конструкция и, следовательно, более высокая стоимость и более высокое падение давления, требующее потребление большего количества энергии.

Рис. 5.10. Принцип действия мультициклона.

dirty gas in = впуск загрязненного газа

collected dust out = удаление собранной пыли
dirty gas in = впуск загрязненного газа
clean gas out = выпуск чистого газа
outlet tubes = выходной трубопровод
spin vanes = лопасти центрифуги
collected dust out = удаление собранной пыли

Электростатический фильтр
Поступающие в электростатический фильтр частицы сначала получают электрический заряд. Затем под воздействием электрического поля они притягиваются к электроду. Периодически электрод очищается под воздействием вибрации, при этом частицы отделяются от электрода и падают в пылесборник. На Рис. 5.11 показан действующий электростатический фильтр. Принцип действия электростатического фильтра показан на Рис. 5.12. На Рис. 5.13 изображены различные типы электростатических фильтров. Типичные характеристики электростатических фильтров приведены в Таблице 5.4.

Рис. 5.11. Электростатический фильтр установки, работающей на биомассе.

Рис. 5.12. Принцип действия электростатического фильтра.

Обозначения: Sproei elektroden = распылительные электроды; Elektron = электрон; Stofdeeltjes opgeldan = заряженная пылевая частица; Stofdeeltje afgescheiden = отделенная пылевая частица; Neerslagelektrode = коронирующий электрод; Neutrale gasmoleculen = молекулы нейтрального газа; Geioniseerde gasmoleculen = ионизированные молекулы газа; Spanningstransformator = трансформатор напряжения.

Рис. 5.13. Различные типы электростатических фильтров.

(а) тарельчатый, (b) трубчатый, (c) устройство фильтрующего элемента пластинчатого фильтра

а)

Dirty gas in = Впуск загрязненного газа

Clean gas out = Выпуск чистого газа
Dirty gas in = Впуск загрязненного газа
Discharge electrode (wire) = Коронирующий электрод (провод)
Clean gas out = Выпуск чистого газа
Collection plate = Сборная пластина
Weights = Грузы

b)
Dirty gas in = Впуск загрязненного газа

Clean gas out = Выпуск чистого газа
Clean gas out = Выпуск чистого газа
Dirty gas in = Впуск загрязненного газа
Spay = Распылитель
Discharge electrode (wire) = Коронирующий электрод (провод)
Clean gas out = Выпуск чистого газа
WeightsГрузы

с)
Gas flow = Поток газа

Particle path = Траектория частицы
Charged (-) particles = Заряженные (+) частицы
Charging field = Электрическое поле
High voltage = Высокое напряжение
Collecting baffle = Сборная перегородка
Grounded (+) collecting surface = Заземленная (+) сборная поверхность
Discharge electrode tension weight = Груз натяжения коронирующего электрода

На практике процесс сепарации может включать один или два этапа. Большинство применяемых электростатических фильтров являются одноступенчатыми. В процессах двухступенчатой сепарации частицы сначала заряжаются в сильном электрическом поле и затем отделяются в относительно слабом электрическом поле. Применение электростатической сепарации на типичных установках, предназначенных для сжигания биомассы, позволяет обеспечить уровень выбросов менее 50 мг/м³.

В работе по разработке электростатических фильтров можно выявить следующие тенденции:
-снижение содержания частиц пыли в профильтрованном воздухе посредством дальнейшей оптимизации геометрии электродов и распределения газа. Расстояние между электродами было увеличено до 800 мм с тем, чтобы можно было повысить скорость и, следовательно, количество пропускаемых заряженных пылевых частиц;
-применение микропроцессорных контроллеров новейшей конструкции в генераторах высокого напряжения и системах очистки, осуществляемой в зависимости от нагрузки фильтра и характеристик улавливаемой пыли, позволяющих значительно снизить потребление энергии;
-применение новых строительных материалов, позволяющих осуществлять эксплуатацию фильтров при температуре >480⁰C;
применение сосудов давления и воздухонепроницаемых изоляционных элементов, позволяющих осуществлять эксплуатацию фильтров под давлением >20 бар;
-применение импульсного напряжения электрода для ограничения обратного потока сильнозаряженных частиц.

Мешочные фильтры

Как видно из рис. 2.9, мешочный фильтр имеет относительно простую конструкцию Он включает фильтр из плотной ткани, сотканной из специальных волокон, подвешенный в закрытом устройстве, через которое проходит топочный газ. Мешочные фильтры обеспечивают довольно высокую степень очистки даже при высокой скорости потока топочного газа и высоком содержании частиц.

Первый слой осевших частиц повышает степень фильтрации. Однако с оседанием на ткань большего числа частиц увеличивается падение давления. Поэтому ткань периодически очищается вибрацией или сжатым воздухом. Обычно тканевые фильтры имеют цилиндрическую форму. При высокой нагрузке фильтра (>100 м³/м²/ч) топочный газ поступает внутрь. При высокой нагрузке фильтра (>100 м³/м²/ч) поток топочного газа направлен внутрь. При высокой нагрузке фильтра (<100 м³/м²/ч) топочного газа направлен наружу.Мешочные фильтры обычно состоят из нескольких элементов, поочередно очищаемых сжатым воздухом. Так как площадь элементов, очищаемых в определенный момент времени, составляет малую часть общей площади, колебания давления на фильтре незначительны. Так как падение давления является относительно низким и постоянным (1000-3000 Па), фильтр может работать при постоянном потоке топочного газа.
Диапазон рабочих температур ограничивается 250⁰С; кроме того, в случае присутствия непрогоревших частиц угля в зольной пыли существует значительная опасность возгорания. С тем, чтобы ограничить количество частиц, оседающих на фильтр, и снизить опасность возгорания от искр, используется циклон. При низких температурах эксплуатации смолы, содержащиеся в топочном газе могут конденсироваться, засоряя фильтр.
Материалы, обычно используемые для изготовления фильтров (текстильные и полимерные материалы) выдерживают температуру до 250⁰С. В последних разработках особое внимание уделяется очистке тканей и применению материалов, которые могут использоваться при более высоких температурах.
Примерами таких материалов являются стекловолокно, специальные полимеры, металловолокно, керамоволокно. Применение металловолокна или керамоволокна позволяет использовать фильтры при температуре до 600⁰С или до 800⁰С. Выбор типа материала определяется в большей степени температурой топочного газа, чем стойкостью к химическому воздействию.

Рис. 5.14. Мешочные фильтры.

(a) вибрационный мешочный фильтр, (b) фильтр с импульсной очисткой

a)
Mechanism for shaking, rapping or vibrating bags =Механизм предназначенный для встряхивания мешочного фильтра или вибрационного воздействия на мешочный фильтр
Clean air out = Выпуск чистого воздуха
Dirty air in = Впуск чистого воздуха
Tubular filter bags = Трубчатые мешочные фильтры
Collected dust out = Удаление собранной пыли
Clean air out = Удаление чистого воздуха
Dirty air in = Впуск загрязненного воздуха
b)
Compressed air manifold 100 psig =Распределительный трубопровод сжатого воздуха (1000 psig)
Blow pipe = Воздушная труба
Clean air out = Выпуск чистого воздуха
Dirty air in = Впуск загрязненного воздуха
Bag support cage = Рама поддержки мешочного фильтра
Material discharge = Удаление материала
Tube sheet = Трубчатая пластина
Filter bag = Фильтрационный мешок
Venturi = Вентури
Case = Корпус
Clamp = Зажим
Venturi = Вентури

В последних разработках мешочных фильтров отмечаются следующие тенденции:

-повышение степени улавливания в результате использования тканевых волокон, лучшего распределения пыли по площади фильтра и применения очистных устройств с микропроцессорным управлением;
-экономия энергии, обеспечиваемая применением микропроцессорного управления, позволяющего оптимизировать и снизить расход применяемого для очистки фильтра сжатого воздуха;
-уменьшение размеров фильтра посредством повышения удельной нагрузки фильтра и оптимизации геометрии различных устройств.

Скрубберы
В скрубберах частицы удаляются из топочного газа водяными каплями различных размеров в зависимости от типа применяемого скруббера. Частицы удаляются, когда водяные капли сталкиваются с частицами, перехватывая их. При столкновении частицы увлажняются и удаляются с водяными каплями. Чем больше образуется водяных капель, тем эффективнее происходит процесс удаления. Поэтому частицы должны быть достаточно мелкими. Распылители с соплами малого диаметра образуют более мелкие капли, однако также вызывают значительное падение давления, что приводит к потреблению большего количества энергии. Так как степень улавливания повышается с уменьшением размера частиц, степень улавливания повышается также с увеличением падения давления. Часто для очистки и конденсации топочного газа применяются скрубберы-конденсаторы, что снижает уровень выбросов частиц и одновременно повышает эффективность использования энергии установкой.

Рис. 5.15. Скрубберы.

(a) противоточная распылительная камера, (b) поперечноточная камера, (c) скруббер Вентури, (d) циклонная распылительная камера

a)
Recirculated water = Рециркулированная вода
Clean gas = Чистый газ
Entrainment eliminator = Отделитель унесенного материала
Spray nozzles = Распылительные сопла
Dirty gas = Загрязненный газ
Water to settling basin and recycle pump = Вода к отстойнику и рециркуляционному насосу
b)
Dirty gas = Загрязненный газ
Recirculated water = Рециркулированная вода
Entrainment eliminator = Отделитель унесенного материала
Clean gas = Чистый газ
Spray nozzles = Распылительные сопла
Water to settling basin and recycle pump = Вода к отстойнику и рециркуляционному насосу
c)
Liquid in = Впуск жидкости
Dirty gas in = Впуск загрязненного воздуха
Mist eliminator = Туманоуловитель
Clean gas out = Выпуск чистого газа
Separator = Сепаратор
Liquid to settling basin and recycle pump = Вода к отстойнику и рециркуляционному насосу
Elbow crossover = Переходное колено
Venturi = Вентури
Throat = Горловина
d)
Dirty gas inlet = Впуск загрязненного воздуха
Swinging inlet damper = Поворотная впускная заслонка
Tangential gas inlet = Впуск газа по касательной
Spray manifold = Распылительный манифольд
Core buster disk = Диск сепаратора
Straightening vanes = Спрямляющая лопатка
Cleaned gas = Очищенный газ
Water inlet = Впуск волы
Water outlet = Выпуск воды

На рис. 2.10 изображены различные типы скрубберов. На рис. (a) и (b) показаны камеры обычного типа, противоточный скруббер и поперечноточный скруббер, соответственно. В противоточном скруббере топочный газ подается в нижнюю часть устройства и движется вверх против потока оседающих распыленных капель жидкости. В поперечноточном скруббере поток топочного газа движется поперек потока оседающих распыленных водяных капель. Хотя две группы распылителей распыляют топливо в горизонтальном направлении, оседающие распыленные частицы движутся вниз в поперечном направлении относительно направления потока топочного газа. На рис. (с) показан скруббер Вентури и на рис. (d) изображена циклонная распылительная камера, представляющая собой сочетание распылителя обычного типа и циклона. Имеется несколько других типов скрубберов, таких как тарельчатые скрубберы, скрубберы с твердой засыпкой, скрубберы с отбойными перегородками, ударно-каплеотбойные скрубберы и скрубберы с псевдоожиженным слоем.

Ротационный сепаратор частиц
Одной из последних разработок является ротационный сепаратор частиц. (см. Рис. 5.16).

Рис. 5.16. Схема ротационного сепаратора частиц.

Примечания.

Слева: РСЧ с циклоном и вращающимся цилиндром
Справа вверху: Вид РСЧ сверху
Справа внизу: Вращающийся цилиндр с осевыми капиллярными каналами

Этот аппарат может применяться с использованием мультициклона обычного типа или вместо электростатического фильтра. В настоящее время на нескольких установках, работающих на биомассе, проводятся полевые испытания аппарата. Эффективность сепарации зависит от размера частиц. Имеются данные о том, что для частиц диаметром более 1 мкм коэффициент сепарации достигает 99,9%. Концентрация летучей золы снижается до 50 мг/м³₀при 11% O_2.
При очистке в ротационном сепараторе частиц сначала потоку топочного газа сообщается вращательное движение при помощи встроенного вентилятора. При этом тяжелые частицы вытесняются наружу под воздействием силы тяжести и падают в золосборник, а мелкие частицы пропускаются через вращающийся фильтрующий элемент. Жидкие и твердые частицы ударяются о стенки каналов и периодически удаляются потоками воздуха или воды, пропускаемыми через каналы с высокой скоростью

Технологическая оценка
В Таблица 5.6 представлена технологическая оценка различных апробированных методов контроля содержания частиц.
Таблица 5.6. Технологическая оценка различных апробированных методов контроля содержания частиц

Преимущества	Недостатки
Осадительные камеры -Низкая потеря давления -Простота конструкции и технического обслуживания -Высокая производительность -Низкие затраты -Способность гасить пламя	-Занимают значительную площадь -Низкая степень улавливания
Циклоны -Простота конструкции и технического обслуживания -Занимают малую площадь -Сухое непрерывное удаление улавливаемой пыли . -Низкая/средняя потеря давления -Улавливают большие частицы -Эффективное улавливание при высоких пылевых нагрузках -Температурнонезависимая конструкция -Низкие затраты -Способность гасить пламя	-Большая габаритная высота -Низкая степень улавливания мелких частиц -Чувствительны к колебаниям пылевой нагрузки и скорости потока -Возможность конденсации смол в циклоне
Электростатические фильтры -Степень улавливания достигает 99% -Способны улавливать очень мелкие частицы -Возможность улавливания влажных и сухих частиц -Низкие падение давления и потребляемая мощность по сравнению с другими высокоэффективными улавливателями -Номинальное техническое обслуживание, если отсутствуют коррозионные и адгезивные материалы -Малое число движущихся деталей -Возможность эксплуатации при высоких температурах (до 480⁰С) -Могут применяться при высоких скоростях потока топочного газа -Относительно низкие первоначальные затраты	-Чувствителльны к колебаниям пылевой нагрузки и скорости потока -Неэкономичность улавливания некоторых материалов из-за их характеристик удельного сопротивления -Требуются меры предосторожности для защиты персонала от высокого напряжения -Возможно постепенное незаметное ухудшение характеристик улавливания -Большой объем
Мешочные фильтры -Степень улавливания достигает 99% -Возможно сухое улавливание -Заметно снижение производительности -Возможно улавливание мелких частиц	-Чувствительны к скорости фильтрации -Необходимость охлаждения высокотемпературных газов -Чувствительны к воздействию относительной влажности (конденсации) -Подверженность ткани химической коррозии -Большой объем -Температура эксплуатации ограничена приблизительно 250⁰C. -При низкой температуре эксплуатации смолы могут конденсироваться и засорять фильтр -Ограниченный срок службы ткани (2-3 года)
Скрубберы -Одновременные (SO₂, NO2, HCI) абсорбция и удаление частиц -Способность осуществлять очистку и охлаждение высокотемпературных газов с высокой влажностью -Возможность улавливания и нейтрализации агрессивных газов и тумана -Снижение риска взрыва пыли -Возможность регулирования степени улавливания	-Опасность возникновения коррозии, эрозии -Дополнительные затраты на очистку и регенерацию сточных вод -Низкая степень улавливания частиц субмикронных размеров -Загрязнение вытекающего потока жидкостью с уловленным материалом -Замерзание при холодной погоде -Снижение выталкивающей силы и увеличение шлейфа -Водяной пар вызывает увеличение шлейфа при некоторых атмосферных условиях

5.6.2 Методы контроля NOx

Оксиды азота (NOx) и оксиды серы (SOx), имеющие аналогичные характеристики, часто объединяются при выработке мер борьбы с загрязнением окружающей среды.
NOx и SOx вступают в атмосфере в реакцию с водой и кислородом, образуя, соответственно, азотную и серную кислоту. Эти два вещества являются основными компонентами кислотных дождей. Так как при выпадении кислотных дождей происходит удаление из атмосферы NOx и SOx, предполагается, что их концентрации в земной атмосфере не увеличивается.
NOx и SOx претерпевают в атмосфере изменения способствующие или приводящие к образованию PM10 (частиц диаметром 10 или менее мкм) в городских районах.
В высоких концентрациях NOx и SOx являются сильными раздражителями органов дыхания. NOx и SOx выделяются в атмосферу в больших количествах при сжигании ископаемого топлива. Электростанции, использующие уголь в качестве топлива, являются крупнейшими источниками этих загрязнений. Выбросы NOx и SOx, образующиеся при сгорании биомассы, значительно ниже.
Применительно к сжиганию биомассы можно выделить следующие основные различия между процессами образования NOx и SOx.
Образование NOx в топочной камере можно в значительной степени снизить, посредством оптимизации процесса сжигания за счет применения первичных мер по снижению выбросов NOx, таких как ступенчатая подача воздуха при сжигании топлива и ступенчатое сжигание топлива. Такая оптимизация практически не снижает уровень выбросов SOx. Однако на некоторых установках, предназначенных для сжигания биомассы, таких как реакторы с псевдоожиженным слоем, возможно введение добавок извести или известняка, позволяющих преобразовать SOx в соль CaSO_4, которая затем может быть удалена из топочного газа в форме частиц.
На последнем этапе процесса удаления оксидов серы посредством мер по контролю выбросов загрязняющих веществ или методов очистки топлива оксиды серы преобразуются в соль CaSO₄, которая является безвредным малорастворимым твердым веществом, которое обычно захороняется на мусорных свалках. Так как не имеется такой же дешевой, безвредной и нерастворимой соли азотной кислоты, захоронение на мусорных свалках не является приемлемым методом удаления NOx, улавливаемых устройствами контроля выбросов загрязняющих веществ. На последнем этапе процесса удаления оксиды NOx должны быть преобразованы в молекулярный азот.
SO₂ можно относительно легко удалить из топочного газа путем растворения SO₂ в воде и последующего проведения реакции со щелочью. Водный SO₂ легко образует серную кислоту, которая затем вступает в реакцию со щелочью и окисляется, образуя сульфат. Улавливание оксидов азота с применением этого метода является значительно более трудной задачей, так как NO, основной оксид азота, содержащийся в топочном газе, труднорастворим в воде. В отличие от SO₂, который легко реагирует с водой, образуя кислоты, NO образует кислоту в результате двухступенчатого процесса, в котором он сначала вступает в реакцию с кислородом, образуя NO₂, и затем реагирует с водой, образуя HNO₃. Эта реакция протекает относительно медленно. Она достаточно быстро протекает в атмосфере, образуя кислотные осадки за несколько часов или дней, в течение которых загрязненный воздух перемещается до выпадения осадков. Однако эта реакция имеет слишком низкую скорость для того, чтобы обеспечить удаление значительных количеств NO за несколько секунд, в течение которых топочный газ находится в мокром скруббере со щелочью, применяемым для удаления SO₂. Такие скрубберы удаляют некоторое количество NO₂. содержащегося в топочном газе, однако обычно NO₂ составляет только незначительную долю общего содержания оксидов азота (<10%) в топочном газе.
Контроль выбросов NOx может осуществляться с применением как первичных мер по снижению уровня выбросов, описанных в разделе 5.5, так и/или вторичных мер по снижению уровня выбросов. Вторичные меры по снижению уровня выбросов включают химическую обработку топочного газа на этапе процесса за камерой сгорания для восстановления NOx до N₂.
Вторичные меры по снижению уровня выбросов NOx на установках, работающих на биомассе, включают, в основном, селективное каталитическое восстановление (СКВ) и селективное некаталитическое восстановление (СНКВ). В обоих процессах NOx восстанавливается до N₂ с использованием восстановительного агента, как правило, аммиака или мочевины, соответственно, с применением или без применения катализатора.
Селективное каталитическое восстановление (СКВ)
При СКВ для восстановления NOx до N₂ обычно используются реакции с аммиаком или мочевиной с применением катализатора (платины, титана или окисла ванадия). Наиболее эффективно процесс СКВ протекает при температуре от 220^oС до 270^oC с использования аммиака и от 400^o до 450^oС с использованием мочевины с введением восстановительного агента в парообразном состоянии. Сообщалось о снижении уровня NOx приблизительно на 80% при использовании СКВ при сжигании ископаемого топлива – эта технология наиболее широко используется в качестве вторичного метода по снижению содержания NOx при сжигании ископаемых видов топлива. Отмечалось снижение на 95% содержания NOx при температуре 250^oС без значительной утечки аммиака. Обычно используется катализатор на платиновой основе на алюмооксидном носителе. Выбор катализатора необходимо производить с учетом свойств топлива и содержания в нем загрязнителей. В зависимости от нагрузки частиц СКВ выполняется перед удалением или после удаления частиц.
В процессе СКВ могут возникать проблемы, связанные с долговременными характеристиками катализатора, т.е. возможностью его деактивации.
Селективное некаталитическое восстановление (СНКВ)
Так как использование катализаторов предъявляет повышенные требования к процессу восстановления, были разработаны процессы СНКВ, не требующие использования катализатора для активации реакции. Вместо применения катализаторов используется более высокая температура реакции. В процессе СНКВ в топочный газ вводятся аммиак или мочевина при температуре от 850^oС до 950^oС. В установках, работающих на древесном топливе, оптимальной является температура от 840^oС до 920^oС. Высокая температура процесса обеспечивает активацию реакции без использования катализаторов. Аммиак вводится в соотношении от 1:1 до 2:1 мольного объема аммиака к мольному объему восстановленного NOx. СНКВ обеспечивает восстановление от 60% до 90% NOx. Для создания оптимальных условий восстановления NOx необходимо обеспечить точный контроль температуры процесса СНКВ. При повышенной температуре аммиак окисляется с образованием NO, а при пониженной температуре – не вступает в реакцию и выбрасывается с NOx. Таким образом, имеется оптимальный диапазон значений температуры процесса СНКВ. Аммиак вводится в топочный газ в количестве, пропорциональном содержанию NOx в топочном газе. Одним из наиболее важных факторов является эффективное смешение, обеспечивающее создание оптимальных условий восстановления NOx.
В большинстве процессов СНКВ содержание аммиака в выбросах топочного газа из дымовой трубы составляет около 1-2 частей на миллион.
На Рис. 5.17 показаны уровни снижения содержания NOx, обеспечиваемые процессами СКВ и СНКВ в зависимости от содержания азота в топливе по сравнению с уровнем снижения содержания NOx при сжигании топлива со ступенчатой подачей воздуха с использованием отдельной камеры снижения содержания NOx и процессом сжигания топлива в обычном режиме.
Рис. 5.17. Сравнение уровней снижения содержания NOx в результате применения различных мер по снижению выбросов NOx .

Меры по снижению выбросов NOx сверху вниз: сжигание топлива в обычном режиме; снижение содержания NOxпри сжигании топлива со ступенчатой подачей воздуха с использованием отдельной камеры снижения содержания NOx; СКВ; СНКВ. Топливо сверху вниз: трава; солома; городские древесные отходы:, злак Miscanthus:; местная древесина.

5.7 Предельно допустимый уровень выбросов

Предельно допустимые уровни выбросов, определяемые для установок, осуществляющих сжигание биомассы, колеблются в значительных пределах в различных странах и выражаются в различных единицах, что затрудняет их сравнение. В опубликованном недавно обзоре приводятся данные о предельно допустимых уровнях выбросов установок ТЭЦ, работающих на биомассе, в Австрии, Финляндии, Бельгии, Дании, и Швеции (см. таблицу 5). Вещества, для которых установлены предельно допустимые уровни выбросов, включают пыль, CO, NOx, SOx, общий органический углерод (ООУ), полихлорированные дибензо-п-диоксины и дибензофураны (ПХДД/Ф). Предельно допустимые уровни для этих веществ установлены не во всех указанных 5 странах. Финские предельно допустимые уровни выбросов, выраженные в мг/МДж, пересчитаны в мг/Нм³.
Максимальные допустимые уровни выбросов играют важную роль при выборе технологии и определении конфигурации системы.
Таблица 5.7. Обзор предельно допустимых уровней выбросов при сжигании биомассы установками ТЭЦ.

Country = Страна

Fuel = Топливо
Parameter = Параметр
Австрия = Австрия
Finlandex. = Финляндия (существующие)
Finlandnew = Финляндия (новые)
Belgium = Бельгия
Denmark = Дания
Sweden = Швеция
W = Древесная биомасса
S = Солома
P = Торф
BM = Биомасса
Peat = Торф
BMex. = Существующие установки
BMnew = Новые установки
FEI [MW] = Генерируемая топливом энергия (МВт)
мг/Nm³ = мг/Нм³
Dust = Пыль
TOC = ООУ
PCDD/F = ПХДД/Ф

Примечания: ПЦДД/Ф … диоксины и фураны; FEI … генерируемая топливом энергия; r.c.o. … диапазон при иных условиях; W … древесная биомасса; S …солома; P… торф; BM … биомасса; WW …древесные отходы; BMex. … существующие установки; BMnew …новые установки; ТЕО … эквивалент токсичности; 1) … выраженный в нг ТЕО/Нм³; 2) … для установок, введенных до 12 февраля 1987 г., расчет следует производить, используя значение предельно допустимого уровня выбросов [мг/МДж] = 85 – 4 x (FEI – 5] / 3; 3) … большее значение относится к торфу, сжигаемому с использованием горелок, меньшее значение относится к торфу (другие методы) и древесине или соломе; 4) … относится к биомассе; 5) … 200 мг/Нм³ с первого января 2016 г.; 6) … 6% O2 ; 7) … среднее суточное/часовое значение.

жүктеу/скачать 2.61 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11