35. Снижение выбросов окислов азота на теплоэлектростанциях.

Образование окислов азота при горении топлива. Исследование соста-

ва атмосферного воздуха в районах расположения крупных ТЭС показывает,

что большой удельный вес в общем загрязнении воздуха приходится на долю

окислов азота. Вблизи некоторых электростанций наблюдается превышение

ПДК окислов азота. При сжигании высокосернистых топлив, даже в тех слу-

чаях, когда благодаря применению высоких труб концентрации отдельных

вредных газообразных примесей в приземном слое воздуха не превышают

норм, тем не менее, с учетом суммации действия SO2 и NO2, нормы иногда

превышаются в 1,5–2,0 раза. В крупных городах положение усугубляется

тем, что выбросы ТЭС суммируются с выбросами окислов азота автомобилей

и промышленных предприятий. Все это вынуждает рассматривать задачу

снижения выбросов NOX как одну из важных проблем.

Образование окислов азота в топках происходит главным образом в ре-

зультате окисления азота воздуха при высоких температурах, а также при

разложении и окислении азотсодержащих соединений, входящих в состав

топлива. В дымовых газах котлоагрегатов окислы азота обычно состоят на

95–99 % из окиси азота NO и лишь на 1–5 % из двуокиси азота NO2. Однако

при сжигании тяжелого мазута в котле паропроизводительностью 160 т/ч в

дымовых газах наблюдалось более высокое содержание двуокиси азота и со-

отношение NO/NO2 было близко к 1, что, по-видимому, объясняется повы-

шенными избытками воздуха при горении.

Образование окислов азота в топках котлоагрегатов зависит от конст-

руктивного оформления и расположения горелочных устройств, их мощно-

сти, тепловой нагрузки на ярус горелок, типа топлива, тепловой мощности

топки, скорости охлаждения газов и других показателей.

При сжигании мазута и, тем более, при сжигании угля определенную

роль играет содержание азота в топливе, а также режим горения, определяе-

мый конструкцией горелки и параметрами топливовоздушной смеси на вы-

ходе из горелки.

36. Способы снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания.

Частичное подавление генерации окислов азота может осуществляться соответствующей организацией топочного процесса при возможно более низкой температуре в зоне горения и малом избытке воздуха. Ниже приводятся некоторые способы подавления образования окислов азота.

Уменьшение избытка воздуха в топке до минимального по условиям полного сгорания топлива размера;

Понижение температуры подогрева воздуха, поступающего в топку, в пределах, допустимых по условиям эффективного его сжигания;

Рециркуляция дымовых газов (рис. 11-12,6). При подмешивании в дутьевой воздух некоторого количества охлажденных дымовых газов, забираемых из конвективной шахты, понижаются температурный уровень и концентрация кислорода в зоне горения. Наибольший эффект снижения образования окислов азота получается при вводе дымовых газов непосредственно в горелочные устройства;

Применение двухступенчатого горения: в нижние горелки подается топливо при недостаточном количестве воздуха, что приводит к газификации топлива, а в верхние горелки подается обедненная смесь или чистый воздух для дожигания топлива. При этом уменьшается наивысшая температура в топке и концентрация окислов азота;

Снижение теплового напряжения в топочной камере;

Увеличение степени экранирования топки с применением двухсветных экранов;

Установка горелочных устройств, обеспечивающих пониженный выход окислов азота. В СССР для организации двухстадийного горения или получения растянутого по длине топочной камеры факела нашли применение горелочные устройства Южного отделения ОРГРЭС, Ф. А. Липинского, Института газа АН УССР и др. ;

Применение топок с гранулированным шлакоудалением, имеющих более низкий температурный уровень, вместо топок с жидким шлакоудалением и циклонных топок.

Наиболее полно большинство мероприятий (поз. 1, 2, 3, 4, 6) может быть реализовано в котлах, работающих на природном газе, частично — при сжигании мазута. В случае твердых топлив не удается достигнуть значительного эффекта по подавлению образования окислов азота, так как большинство мероприятий ухудшает воспламенение и процесс горения угольной пыли.

Кроме окислов серы и азота на ТЭС могут образовываться при определенных условиях другие вредные вещества (например, угарный газ СО). При недостатке кислорода в отдельных частях топки может протекать высокотемпературный пиролиз с образованием высокомолекулярных соединений, в частности бензапирена С20Н12, обладающего канцерогенными свойствами. Предельная его концентрация в атмосферном воздухе населенных мест — 0,1 мкг/ 100 м3. Основным способом подавлени