IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Актуальностьидеи. На данный момент времени, основным видом сжигаемого топлива в энергетических установках является природный газ, но так как его запасы, по сравнению с запасами твердого топлива не велики, можно сделать вывод, что в будущем произойдет увеличение доли использования твердых топлив.

В виду увеличения доли использования твердого топлива, необходимо внедрение систем глубокой очистки отходящих, от топливосжигающих установок, дымовых газов. Задачей таких систем является снижение уровня вредных выбросов до ПДК или ниже.

Другой не менее актуальной проблемой является высокая температура выбрасываемых дымовых газов. Высокая температура обуславливается тем, что дымовые газы в верхней точке дымовой трубы должны иметь температуру выше точки росы (60⁰С). Как известно, чем выше температура дымовых газов за котельным агрегатом, тем ниже его КПД. Поэтому необходима разработка методов сброса дымовых газов с температурой близкой к температуре точки росы.

Основной целью данной работы является оптимизация схемы и рабочих параметров комплекса «парогенератор-золоуловитель-селективное каталитическое восстановление оксидов азота – мокрая сероочистка» генерирующего комплекса промышленных ТЭС.

Основными задачами исследования являются:

1. Разработка метода сброса дымовых газов с температурой точки росы.

2. Определение схемных решений вынесенных аппаратов глубокой очистки дымовых газов.

3. Внедрение современных способов утилизации низкопотенциальной теплоты с целью повышения эффективности промышленных ТЭС.

Техническая значимость. Рассмотрены аналоги и прототипы установок по очистке и обезвреживанию дымовых газов от оксидов серы и оксидов азота. К рассмотрению были приняты схемы, с применением следующих способов очистки:

- селективное каталитическое восстановление оксидов азота из дымовых газов;

- мокрая сероочистка.

В результате исследования существующих схем, с вышеперечисленными способами очистки, были выявлены следующие достоинства: 1) Высокая степень очистки от NOx и SOx, порядка 99%; 2) Низкие расходы реагента для осуществления реакций очистки.

К недостаткам можно отнести: 1) Высокие эксплуатационные затраты на подогрев дымовых газов перед реактором селективного каталитического восстановления; 2) Значительные капитальные затраты на установку дополнительных подогревателей дымовых газов.

В ходе разработки схемы очистки дымовых газов от оксидов серы и оксидов азота были приняты нижеследующие решения:

- Модернизировать хвостовую часть котельного агрегата ТП-210 с целью организации подачи дымовых газов в электрофильтр после поверхности водяного экономайзера;

- Дымовые газы с температурой 60⁰С удалять в атмосферу через специально сооруженный пруд-охладитель дымовых газов.

Данные решения позволят исключить установку дополнительных подогревателей, а, следовательно, снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

К недостаткам данной схемы можно отнести:

- Данная схема может быть применена только на вновь строящихся ТЭС;

- ТЭС, построенные по такой схеме, будут иметь большую площадь застройки.

Схема установки представляет собой котельный агрегат и комплексную установку по очистке продуктов сгорания твердого топлива от золовых частиц, оксидов серы и азота. Система очистки дымовых газов включает в себя электрофильтр, сероулавливающую установку, работающую по мокрому известняковому методу, и реактор селективного каталитического восстановления оксидов азота, расположенный после электрофильтра (Рисунок 1). В качестве примера в расчетах схема газоочистки рассматривается в комплексе с котлоагрегатом ТП-210-13,8-560, как одним из наиболее часто встречающемся на твердотопливных промышленных ТЭС.

Рисунок 1-Принципиальная схема очистки дымовых газов от NO_x и SO₂ для пылеугольных энергетических котлов

1 – котельный агрегат ТП-210-13,8-560 КБТ (БКЗ-210-140-9); 2 – электрофильтр; 3 – реактор селективной каталитической очистки от NO_x; 4 – испаритель жидкого аммиака; 5 – устройство ввода паров аммиака в дымовые газы; 6 – регенеративный вращающийся подогреватель воздуха; 7 – насадочный абсорбер очистки от SOx; 8 – дымосос; 9 – пруд-охладитель дымовых газов. I-VII – температуры дымовых газов по тракту. ЭК – поверхность экономайзера.

Принцип работы установки

В процессе сжигания твердого топлива, в топке котельного агрегата (поз. 1) образуются дымовые газы, с концентрациями вредных веществ, превышающими ПДК. Данной схемой предусмотрен отбор дымовых газов (в полном объеме) с температурой 450⁰С после поверхности экономайзера (ЭК) с целью глубокой очистки от окислов серы и окислов азота.

Первой ступенью очистки является удаление сажевых и золовых частиц из потока дымовых газов с помощью электрофильтра (поз. 2), падение температуры в аппарате составляет 3-7⁰С.

На второй ступени, очищенные от твердых включений дымовые газы поступают в реактор селективного каталитического восстановления оксидов азота (поз. 3), в котором происходит очистка от оксидов азота. При протекании экзотермической реакции восстановления NOх аммиаком выделяется теплота, которая компенсирует потери тепла через стенки реактора. Ввиду этого изменение температуры дымовых газов за реактором селективного каталитического восстановления составит (440±2)⁰С. Далее дымовые газы направляются в регенеративный вращающийся подогреватель воздуха (РВП) (поз. 6). В РВП осуществляется охлаждение дымовых газов до 62⁰С.

Третья ступень очистки предусматривает удаление оксидов серы из потока дымовых газов, с помощью насадочного абсорбера (поз. 7). Температура газов за аппаратом составит 60⁰С. Газы после абсорбера перекачиваются дымососом (поз.8) в пруд-охладитель дымовых газов (поз.9). В результате контактного теплообмена температура воды в пруду, в холодный период будет поддерживаться не ниже 35⁰С. Данный пруд-охладитель можно рассматривать как источник низкопотенциальной энергии, для теплового насоса. Установка теплового насоса позволит снизить испарение воды с поверхности пруда. Полезную энергию теплового насоса можно использовать для собственных нужд станции в зимний период. В летний период за счет установленных тепловых насосов можно покрывать часть нагрузки горячего водоснабжения, что в свою очередь позволит снизить расход натурального топлива на выработку тепловой энергии.

Дальнейшие задачи данной работы:

1. Определение экономии натурального топлива в условиях более глубокого охлаждения дымовых газов.

2. Оптимизация рабочих параметров котельного агрегата ТП-210 с вынесенной системой серо- и азотоочистки при работе на угле Кузнецкого месторождения.

Список использованных источников

1. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология / Москва.: Высшая школа., 1990.-520с.

2. Пономарева Н.В. Оптимизация систем глубокой очистки дымовых газов пылеугольных энергетических котлов / В.Ф. Симонов, Н.В. Пономарева, М.А. Агеев // Проблемы энергетики. Известия высших учебных заведений, 2006. № 9-10. С. 55-62.

3. Патент РФ № 2 501 596C2, 06.08.2009.

Табари Ф., Сире Б. Способ и установка очистки дымовых газов, образующихся при горении, содержащих оксиды азота// Патент России 2076772 C1, 10.04.1997. Бюл. № 35.

4. Патент РФ № 2 296 000(13) C1, 27.03.2007.

Афанасьев С.В., Махлай В.Н., Буданов Ю.Н., Лисовская Л.В. Способ очистки дымовых газов от оксидов азота// Патент России 2234970 C1,

27.08.2004.. Бюл. № 9.

5. Санаев, Ю.И. Обеспыливание газов электрофильтрами// Ю.И. Санаев – Издательство: Семибратово «Кондор-Эко», 2009 – 156с.

6. ГОСТ Р 50831-95 «Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования».

7. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод: учеб. пособие для вузов / Под ред. Н.В.Кузнецова// -2изд.- М.: Энергия, 1973-396с.

Код для цитирования: Скопировать