Нижеуказанные вещества выбрасываются в атмосферу в результате неполного сгорания топлива в установках на биомассе. Как указывалось ранее в разделе , выбросы, образующиеся при неполном сгорании, могут быть вызваны:
-неправильным смешением воздуха и топлива в топливной камере, в результате чего образуются локальные зоны с недостатком воздуха;
-недостаточным количеством кислорода;
-низкой температурой горения;
-недостаточным временем пребывания.
Эти переменные величины связаны друг с другом, хотя в случаях, когда имеется достаточное количество кислорода, наиболее важной переменной является температура.
Моноокись углерода (CO)
Преобразование топлива в CO2 включает несколько элементарных этапов и путей различных реакций. СО является наиболее важным промежуточным соединением. В присутствии кислорода он окисляется, образуя CO2. Скорость окисления СО в CO2 зависит, в основном, от температуры. Содержание СО может считаться хорошим показателем качества сжигания топлива.
Крупные установки, сжигающие биомассу, обычно имеют лучшие возможности для оптимизации технологического процесса, чем установки малой мощности. Поэтому уровень выбросов обычно выше на установках малой мощности. На рис. 5.3 показана зависимость уровня выбросов от температуры горения, на рис 5.4 – зависимость уровня выбросов СО от температуры горения. В данной системе существует оптимальный коэффициент избытка воздуха: высокие коэффициенты избытка воздуха снижают температуру горения, а более низкие коэффициенты избытка воздуха вызывают неправильное смешение топлива с воздухом. Кроме того, достаточное время пребывания является важным условием обеспечения необходимого уровня выбросов СО, в основном, потому, что СО является более поздним промежуточным соединением, чем углеводороды.
Рис. 5.3. Зависимость уровня выбросов СО от коэффициента избытка кислорода λ.
Обозначения:
a) отдельный котел с ручной загрузкой топлива
b) Котел на дровяной древесине с обратной тягой
c) автоматическая топка, основанная на технологии сжигания биомассы, разработанной в 1990 г.
d) автоматическая топка с модернизированной технологией сжигания топлива (1995 г.)
мг/mm3 = мг/мм3;
excess air ratio = коэффициент избытка воздуха
Рис. 5.4. Зависимость уровня выбросов СО в мг/Нм3; от температуры горения и качественное сравнение с воздействием температуры горения на уровень выбросов ПАУ.
мг/mm3 = мг/мм3
temp. [0C] = температура [0C]
РАН = ПАУ (полицикличные ароматические углеводороды)
Несгоревшие углеводороды (CxHy)
Метан (CH4), являющийся газом прямого парникового действия, обычно рассматривается отдельно от других углеводородов. При сжигании биомассы он является важным посредником в преобразовании содержащегося в топливе углерода в CO2 и содержащегося в топливе водорода в H2O. Другие несгоревшие углеводороды (CxHy), которые также называют неметановыми летучими органическими соединениями, также являются продуктами неполного сгорания. Они образуются при выходе летучих из топлива. Уровень выбросов CxHy, являющихся более ранними посредниками, чем СО, в целом, ниже. Полицикличные ароматические углеводороды (ПАУ), представляющие собой группу, содержащую сотни органических компонентов, состоящих из двух или более ароматических колец, составляют особую категорию углеводородов в связи с их карциногенностью. СО, выбросы метана, НЛОС и ПАУ образуются при слишком низкой температуре горения, слишком коротком времени пребывания и недостатке кислорода.
Частицы
Выброс частиц, образующиеся в результате неполного сгорания, происходит в форме частиц сажи, угля или конденсата тяжелых углеводородов (смол). Сажа состоит, в основном, из углерода и образуется в результате отсутствия кислорода в зоне пламени и/или локального угасания пламени. Частицы угля, имеющие очень низкую удельную плотность, могут вовлекаться в поток дымового газа, в особенности при высокой скорости потока. Что касается СО, выбросы частиц могут происходить при слишком низкой температуре горения, слишком коротком времени пребывания и недостатке кислорода. Однако из-за разнообразия компонентного состава выбросов частиц снижение уровня выбросов частиц не является такой простой задачей, как в случае с СО, за исключением частиц, состоящих из конденсировавшихся тяжелых углеводородов. На крупных установках, работающих на биомассе для дальнейшего снижения уровня выбросов частиц используются вторичные меры по снижению уровня выбросов. Оптимальная конструкция топочной камеры позволяет в некоторой степени предотвратить вынос зольной пыли, увлекаемой с топочным газом, из камеры, которая оседает на дно камеры и затем удаляется как зольный остаток.
Полихлорированные диоксины и фураны ( ПХДД/Ф)
Полииихлорированные диоксины и фураны представляют собой группу высокотоксичных компонентов. Они могут образовываться в процессе сгорания содержащей хлор топливной биомассы при температуре 180-500oC и в присутствии углерода, катализатора (Сu) и кислорода. Так как выбросы ПХДД/Ф в значительной степени определяются условиями, при которых происходит сгорание и охлаждение топливного газа, на практике их уровень колеблется в широких пределах. В основном, уровень выбросов ПХДД/Ф, образующихся при сгорании биомассы на установках, использующих свежую древесину (например, лесную щепу) в качестве топлива, значительно ниже уровня, представляющего риск для здоровья людей. Однако при сжигании окрашенной, пропитанной, содержащей хлор или Сu древесины могут легко образовываться диоксины, если топка установки специально не оборудована для сжигания такого топлива. Выбросы ПХДД/Ф можно уменьшить с помощью первичных и вторичных мер снижения уровня выбросов.
Аммиак (NH3)
Неполное преобразование NH3 в окисленные азотосодержащие компоненты может приводить к образованию малых количеств аммиака. Это происходит в отдельных случаях при очень низкой температуре горения. Также меры по снижению вторичного NOx посредством введения NH3 могут приводить к увеличению уровня выброса NH3 в результате просачивания NH3. Выбросы NH3 можно уменьшить с помощью общих первичных мер снижения уровня выбросов продуктов неполного сгорания и посредством оптимизации процесса введения NH3.
Озон (в приземном слое) (O3)
O3 представляет собой вторичный продукт горения, образующийся в результате реакций в атмосфере с участием CO, CH4, НЛОС, и NOx. Он является газом прямого парникового действия, который также оказывает воздействие на окружающую среду в локальном и региональном масштабе и является крайне нежелательным побочным продуктом установок, осуществляющих сжигание биомассы. Выбросы NH3 можно косвенно уменьшить посредством снижения выбросов от неполного сгорания и с помощью мер снижения уровня выбросов NOx.
Достарыңызбен бөлісу: |
