Метод трехступенчатого сжигания угольной пыли, страница 14

Рис. 12. Зависимость удельных выбросов N0х от количества газа, подаваемого в дополнительные горелки-инжекторы на угольной ТЭС Greenidge.

1 — выбросы N0х до реконструкции котла; 2 — двухступенчатое сжигание; 3 — простое трехступенчатое сжигание с использованием газа; 4 — схема AGR без подачи аммиака; 5 — схема AGR с применением аммиака; 6 — ожидаемые удельные выбросы по результатам исследования метода на огневом стенде.

Гарантийные испытания, проведенные при подаче природного газа в количестве 15 % (по теплу), показали, что концентрация СО за котлом составляет всего 17 ppm, а удельные выбросы N0х равны 0,123 г/МДж (около 340 мг/м³ при 6 % О₂).

На следующем этапе была проверена схема AGR без подачи аммиачной воды. По существу, эта схема отличалась от предшествующей только местом ввода третичного воздуха и снижением доли природного газа с 15 до 10 % (по теплу). Оказалось, что удельные выбросы N0х при такой схеме составляют 0,129 г/МДж, т.е. примерно столько же, сколько и при обычной схеме ТСС с расходом газа в количестве 15 %. Было также установлено, что изменением расхода третичного воздуха легко удается выдержать концентрацию СО, сопоставимую с первоначальным значением (т.е. без применения средств подавления N0х). Температура острого пара сразу же после включения вспомогательных вентиляторов системы AGR заметно падала, но затем восстанавливалась и оставалась стабильной.        

В опытах с подачей аммиака вместе с третичным воздухом удельные выбросы N0х при 10 %-ном расходе природного газа были снижены до 0,082 г/МДж (примерно 227 мг/м³ при 6 % 0₂), т.е. оказались немного ниже, чем в схеме ТСС при максимальной доле газа по теплу. Когда же в схеме AGR с подачей аммиака долю газа увеличили до 15 %, то удельные выбросы N0х снизились до 0,0645 г/МДж (примерно 179 мг/м³ при 6 % О₂), но проскок аммиака оказался существенно выше, чем в предыдущем режиме.

В перспективе предполагается установить на котле прибор для непрерывного измерения проскока аммиака, после чего будут приняты меры к распределению аммиачной воды по сечению газохода в соответствии с распределением СО в этом же сечении. Все это, по мнению авторов, позволит на реальном пылеугольном котле достигнуть 85 %-ного снижения выбросов NOх которое было получено ранее на огневом стенде.

При этом расход газа не будет превышать 10 %, проскок аммиака останется ниже допустимого уровня, а содержание СО за котлом не превысит того значения, которое наблюдалось на котле до его реконструкции.

В декабре 1997 г. появилась информация Исследовательского Института газа (GRI) о том, что его сотрудниками совместно с ESA проверена в промышленных условиях новая технология подавления N0х на пылеугольных котлах, получившая название FLGR — трехступенчатое сжигание с использование газа без восстановительной зоны. Преимуществами этой технологии по сравнению с методом ТСС, по мнению авторов, являются снижение количества природного газа до 5...7 % тепловой мощности котла и некоторое сокращение затрат на реконструкцию, так как в новой схеме не требуется устанавливать короба и сопла для ввода третичного воздуха. Природный газ в этой схеме используется не для связывания кислорода, а в качестве восстановительного агента, и вводится в верхнюю часть топки, в зону температур 1 090... 1260 °С. Авторы предполагали, что такая схема позволит снизить выбросы NOх  на 30...45 %. Невысокая эффективность метода FLGR компенсируется снижением капитальных затрат (примерно до 8 долл/кВт установленной мощности), уменьшением расхода природного газа, а также отсутствием роста потерь с механическим недожогом, неизбежным в схеме ТСС из-за наличия зоны с восстановительной средой.

Впервые в промышленных условиях метод FLGR был проверен в мае 1997 г. на ТЭС Joliet энергокомпании Commonwealth Edison (г. Чикаго). На энергоблоке № 6 мощностью 340 МВт выбросы N0х удалось снизить на 37 % при полной нагрузке и почти на 44 % при сниженной нагрузке котла. При этом расход природного газа не превышал 7 % (по теплу), а содержание СО за котлом оставалось на приемлемом уровне.