Другие оксиды азота

N2O - гемиоксид азота или закись азота не рассматривается как загрязнитель, так как он безвреден, у человека вызывает приступы веселья и называется «веселящий газ», образуется при разложении азотосодержащих соединений в почве анаэробными бактериями.

N2O3 - триоксид азота, образуется и существует в атмосфере только при низких температурах (ниже -18 °C)

4NO + О2 -> 2N2O3.

N2O4 - тетраоксид азота образуется полимеризацией NO2 и является сильным окислителем.

N2O5 - пентаоксид азота мало устойчив, сильный окислитель.

Данные оксиды азота не рассматриваются в системах очистки газовых выбросов.

Методы снижения ганерации NO

Изучение механизма образования NO показало, что при образовании топливных NO важнейшим фактором является концентрация кислорода в зоне сгорания, а температура играет второстепенную роль. Для термических NO, образующихся по механизму Зельдовича, наоборот температура является основным показателем интенсивности образования NO, хотя и концентрация О2 играет определенную роль. Из этого следует:

  • - при сжигании природного газа, не содержащего связанный азот, для уменьшения выбросов NO необходимо снижать термические NO;
  • - при сжигании мазута в высокофорсированных топках и высококачественного угля с жидким шлакоудалением, снижение температуры также важно, хотя и не так эффективно;
  • - при сжигании высоковлажных или высокозольных углей с твёрдым шлакоудаленим (/ = 1300-1450 °C) снижать температу ру бесполезно. В этих котлах все NO образуются из азота топлива, и снизить их образование возможно при уменьшении концентрации кислорода.

Технологические методы снижения выбросов NOx

Снижение максимальной г температуры

: Снижение

концентрации окислителя

Специальные методы >......»

сжигания

Рециркуляция дымовых газов

Нестехиометриче с кое сжигание

Сжигание в кипящем слое

Впрыск вл ат

Ступенчатое

Предварительная

Снижение

сжигание

термическая обработка топлива

температуры горячего воздуха

Горелки с затянутым смесеобразованием

Восстановление

NO в топке

Секциони роаани е толки двусветными з краттами

Горелки с регулируемой долей первичного воздуха

Рассредоточение факела по высоте топки

Сжигание в предтопке с недостатком окислителя

Рис. 1.3. Технологические методы снижения выбросов оксидов азота

На рис. 1.3 показана схема проведения технологических мероприятий по снижению образования NOX.

  • 1.4.1. Снижение температуры в зоне горения
  • - рециркуляция R = 15-30 % дымовых газов снижает содержание NO в 2-3 раза. Может возрастать концентрация бенз(а)пирена;
  • - подача в камеру горения влаги в виде распылённой воды или пара в количестве 1,5-2 % номинальной паропроизводи-тельности котла снижает выбросы NO на 20-25 %;
  • - при сжигании природного газа для снижения температуры топочного пространства можно уменьшить температуру горячего воздуха, например снижение /гв с 315-200 °C до 30 °C уменьшило выбросы NO на 40-65 % соответственно. Однако снижение температуры газов в топочном пространстве ведет к понижению КПД котла;
  • - установка двухсветных экранов позволяет уменьшить развёртку температур по ширине топки и тем самым ослабить интенсивность образования NO. которая определяется не средней, а максимальной температурой в топке.
  • 1.4.2. Снижение избытка воздуха

Применение этого метода ограничено, так как. начиная с определённого коэффициента избытка воздуха а. дальнейшее его снижение приводит к росту концентраций СО, а также к образованию канцерогенного бенз(а)пирена С?оН|2 (а = 1.02-1,03 предельные коэффициенты избытка воздуха).

Нестехиометрическое сжигание позволяет преодолеть этот предел (а = 1,02-1,03), если горелки расположены в несколько ярусов по высоте топки, то удаётся снизить подачу воздуха в нижний ярус горелок до а < 1,0 при условии подачи недостающего воздуха через горелки верхних ярусов.

Дальнейшим развитием нестехиометрического сжигания является ступенчатое сжигание, когда часть воздуха подаётся помимо горелок в конечную зону факела. При этом на начальном участке факела горение происходит при пониженной концентрации СЬ, что снижает образование NO.

Совместное использование циркуляции дымовых газов (R = 14 %), впрыска воды (5 % от расхода топлива) и снижение а от 1,06 до 1,03 позволило уменьшить концентрацию NO с 0.85 до 0,35 г/м3.

1.4.3. Специальные конструкции горелок

Для уменьшения генерации NO горелка должна обеспечить снижение максимальной температуры в зоне горения и замедлить смешение воздуха с топливом. При этом нельзя допускать химической неполноты сгорания (рис. 1.4. 1.5). Концентрация NO снижается на 30-40 % по сравнению с заводскими горелками.

Вихревая мазутная горелка типа РМ

Рис. 1.4. Вихревая мазутная горелка типа РМ:

/ - шибер на входе газов рециркуляции; 2 - шибер на внутреннем потоке воздуха; 3 - запальник; 4 - форсунка; 5 - детектор пламени; 6 - шибер на периферийном потоке воздуха; 7 - головка форсунки; 8 - обогащенная топливом зона факела; 9- обедненная топливом зона факела

Вихревая PM-горелка для природного газа

Рис. 1.5. Вихревая PM-горелка для природного газа:

/ - газовые сопла для обогащенной смеси; 2 - воздушный шибер для обедненной смеси; 3 - воздушный шибер для обогащенной смеси;

  • 4 - мазутная форсунка; 5 - запальное устройство; 6 - газовые сопла для обедненной смеси; 7- зона факела, обедненная топливом;
  • 8 - зона факела, обогащенная топливом
  • 1.4.4. Снижение выбросов NOX путём очистки отходящих газов

Технологические методы подавления NOX нередко приводят к нежелательным побочным эффектам и, кроме того, эффективность их недостаточна.

Очистка газовоздушных выбросов в энергетике усложнена низкими концентрациями NOX (менее 2 г/м3 в пересчёте на NO) и наличием примесей (твердые золовые частицы, оксиды серы, кислород, углекислый газ).

Методы очистки ГВВ делят на две группы: очистка только от NOX и методы, снижающие SO?. Те и другие методы можно осуществить в сухих и мокрых системах, однако на практике для очистки только от NOX применяют сухие, а для совместной очистки от NOX и SO? - мокрые системы. На рис. 1.6 показана схема методов очистки ГВВ. Сухие системы включают беската-лигическое и каталитическое восстановление, сорбцию на твёр дых телах (физическая или химическая адсорбция) и каталитическое разложение.

В мокрых системах удаление одних оксидов азота осуществляется путём предварительного окисления оксида азота в диоксид озоном или диоксидом хлора в газовой фазе.

NO + Оз —> NO2 + О2

(1-3)

NO +HOCI->NO2 + HC1

(1-4)

В жидкой фазе можно использовать сильные окислители КМпО4; Н2О2; КВгОз; HNO3; (NH4)2Cr2O7; Na2Cr2O4; К2Сг2О7 и др.

Классификация методов очистки газовоздушных выбросов от оксидов азота

Рис. 1.6. Классификация методов очистки газовоздушных выбросов от оксидов азота

В настоящее время в промышленно развитых странах используют в основном три схемы:

  • - гомогенное (бескаталитическое) восстановление оксида азота аммиаком (высокотемпературный метод);
  • - каталитическое селективное восстановление с использованием аммиака;
  • - прямое окисление оксида азота с одновременной абсорбцией.
  • 1.4.5. Высокотемпературное бескаталитическое восстановление оксида азота в зоне горения

Газ-восстановитель - аммиак, мольное соотношение NH3/NO = 2, при t « 950 °C в присутствии кислорода даёт положительный эффект при очистке газа, при этом преобладает реакция

4NH3 +4NO + О2 = 4N2 + 6Н2О, (J .5)

при более высокой температуре имеет место реакция

4NH3+ 5О2 -> 4NO + 6Н2О, (1.6)

приводящая к образованию NO.

При значительном снижении температуры скорость реакции падает и NH3 проходит в последующие газоходы котла. Это самый большой недостаток данного процесса, так как при охлаждении NH3 взаимодействует с диоксидом серы и водой с образованием твердого бисульфита аммония NH4HSO4, который забивает воздухоподогреватель и газоходы. Максимальная степень очистки ГВВ при сжигании мазута 73-78 %, при исходной концентрации NO = 0,46-0,61 г/м3.

1.5. Твердофазная каталитическая очистка газов

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >