Разработка экологически чистого высокоэкономичного котельного агрегата для ТЭС и ГРЭС, страница 3

Рисунок 2 - Принципиальная схема опытно-промышленной СНКВ-уста-новки: 1 - емкость для хранения аммиачной воды; 2 - расходные емкости; 3 - насос; 4 - смеситель; 5 - коллектор; 6 - вертикальные трубы; 7 - задвижка; 8 - насос для перекачки аммиачной воды; 9 - топка котла; 10 - фестон

Эффективность очистки от NO_x СНКВ-установки для котла ТП-87 тепловой мощностью 317 МВт составляет 0,5 дол./кВт. По оценке фирм США, это значение составляет 3 дол./кВт, а стоимость сооружения СНКВ-установки на ТЭС  ФРГ составила 9,75 дол./кВт. Аналогичная установка в Дании обошлась заказчику в 8,25 дол./кВт.

Приведенное сопоставление показывает, что затраты на сооружение СНКВ-уста-новки примерно соответствует затратам на реализацию топочных технологий снижения выбросов NО_x.

1. 2 Технологические методы подавление оксидов азота

в дымовых газах

Подача воды или пара в зону горения. Влияние добавки воды в зону горения изучалось в связи с проблемой сжигания водотопливных суспензий – обводненного мазута и водоугольных суспензий (ВУС), а также в связи с проблемой снижения выброса оксидов азота. На состоявшемся в октябре 1982 г. в Токио совещании в ряде докладов были впервые приведены данные о влиянии замены топлив суспензиями на образование NO_x. При использовании жидкого топлива в виде водотопливных эмульсий содержание NO_x в дымовых газах обычно снижается на 20-30 %, значительно также снижается содержание сажи. Однако при добавке к мазуту 10 % воды КПД котла снижается на 0,7 %.

Очевидно, что когда водяной пар или вода вводятся за зоной образования оксидов азота, они вообще не должны оказывать влияния на образование оксидов азота. Если же они вводятся в топливовоздушную смесь, они должны влиять на процесс горения и образование NO не в меньшей степени, чем аналогичное по объему и теплосодержанию количество рециркулирующих газов.

Ввод водяного пара интенсифицирует реакции горения и прежде всего дожигание СО за счет добавочного количества гидроксильного радикала (ОН):

H₂O → OH + H,                                          (5)

CO + OH → CO₂ + H.                                      (6)

По-видимому, некоторое снижение образования NO при подаче пара или воды в зону горения можно объяснить:

а) снижением максимальной температуры в зоне горения;

б) уменьшением времени пребывания в зоне горения за счет интенсификации горения СО по реакции (4.6).

в) расходом гидроксильного радикала в реакции (4.5).

Подача пара или воды в зону горения с целью снижения образования оксидов азота вызывает значительный интерес у энергетиков главным образом в связи со следующими обстоятельствами:

1.  Сравнительно малым расходом среды и отсутствием необходимости строительства трубопроводов большего диаметра.

2.  Положительным воздействием не только на снижение оксидов азота, но и на догорание в факеле оксида углерода и 3,4-бензпирена;

3.  Возможностью использования твердых топлив.

Впрыск влаги или пара в топку как средство снижения выбросов NO_x отличается простотой, легкостью регулирования и низкими капитальными затратами. На газомазутных котлах он позволяет снизить выбросы NO_x на 20-30 %, но требует затрат  теплоты на парообразование и вызывает увеличение потерь с уходящими газами. При сжигании твердого топлива результаты очень незначительные. Следует отметить, что эффективность подавления оксидов азота очень сильно зависит от способа подачи воды в зону горения.

Опыт МЭИ по подавлению оксидов азота впрыском воды в зону горения. Экспериментальные и теоретические исследования МЭИ последних лет показывают, что эффективным методом снижения NO_x может стать метод локального дозированного впрыска воды в зону горения. Физической основой этого метода является то, что формирование конечного уровня концентрации токсичных оксидов азота в продуктах сгорания происходит в локальных высокотемпературных зонах факела. Область с максимальной скоростью образования NO_x мигрирует по длине факела  в зависимости от режимных и конструктивных факторов. Следовательно, пути управления процессом подавления образования оксида азота должны быть направлены непосредственно на обнаружение локальных высокотемпературных зон и состоять в эффективном воздействии на них.