Eng Ru
Отправить письмо

Тепловые выбросы в атмосферу и их влияние на окружающую среду (стр. 2 из 3). Что выбрасывается в воздух при сжигании нефти в котельной

$direct1

ТЭЦ выбросы | Выбросы котельных

        Здраствуйте, уважаемые читатели! Производство тепловой энергии на источниках теплоснабжения (ТЭЦ и котельных) имеет побочный эффект в виде выброса загрязняющих веществ в атмосферу. И это такой момент, который касается абсолютно всех. Итак, какие же вещества выбрасываются через дымовую трубу ТЭЦ или котельной?

        Основные выбросы  — это твердые частицы золы, оксиды серы (SO2, SO3), оксиды азота ( NOx). Если сгорание топлива прошло не полностью (а полное сгорание топлива — это только идеал), то в атмосферу выбрасываются такие вредные вещества, как угарный газ (СО), или монооксид по другому, углеводороды СН, и бенз(а)пирен С20Н12. Даже от такого простого перечисления всех этих веществ становится неприятно, так как это целый ряд химических соединений, которые оказывают негативное воздействие и на природу, и на человека. Рассмотрим эти загрязняющие вещества чуть подробнее.

Угольная ТЭЦ

Как я уже писал выше, при неполном сгорании топлива образуется окись углерода CO, или угарный газ, по другому. Это чрезвычайно сильный отравляющий газ. Общеизвестно, что зачастую люди, при возникновении пожара гибнут не от огня, а отравившись угарным газом. Конечно, при работе теплоисточников окись углерода выбрасывается в атмосферу в небольших концентрациях, но все же это представляет опасность для окружающей среды и человека.

        Также при сжигании топлива образуется углекислый газ CO2. Этот газ не такой опасный, как окись углерода CO, но все же вред от него тоже есть. При повышении концентрации углекислого газа уменьшается концентрация кислорода в атмосфере. Кроме того, увеличение доли углекислого газа в атмосфере приводит к появлению так называемого «парникового эффекта». То есть, происходит следующее: углекислый газ пропускает коротковолновое солнечное излучение, и в тоже время поглощает длинноволновое излучение, отраженное от поверхности земли. Возникает парниковый эффект, что в глобальном масштабе приводит к повышению температуры, изменению температурного баланса.

        Следующий загрязнитель из «букета» — диоксид серы (сернистый ангидрид) SO2, еще один чрезвычайно опасный газ. Особенно губителен диоксид серы для растений, при длительном воздействии диоксида серы растения погибают. У человека, признаки воздействия диоксида серы проявляются в виде кашля, першения в горле. При повышенных концентрациях — раздражение голосовых связок, удушье. Так называемые «кислотные дожди» — это тоже результат «деятельности» оксида серы SO2 совместно с оксидами азота. При взаимодействии с водой образует сернистую кислоту. Вообщем газ опасный.

        Из этого же ряда, оксидов серы — серный ангидрид, или треокись серы SO3. Это бесцветный газ, в воздухе вступает в реакцию с парами воды, образуя серную кислоту. Также является сильным окислителем, и в больших концентрациях просто губителен для живых организмов.

       Оксиды азота (NOx) образуются в процессе горения топлива, в результате химической реакции азота (из топлива и воздуха) с кислородом. Львиная доля здесь, более 90 процентов, приходится на монооксид азота NO. Монооксид азота токсичен, при вдыхании негативно воздействует на дыхательные пути. В остальных 10 процентах выбросов оксидов азота основную часть занимает диоксид азота NO2, который также токсичен, имеет резкий запах, и вызывает при больших концентрациях раздражение дыхательных путей.

       Наиболее токсичным веществом в продуктах горения является бен(а)пирен C20h22, который образуется в результате неполного сгорания топлива, из за плохого смешивания топлива и окислителя. Для человека опасен тем, что может аккумулироваться, накапливаться в организме. В результате длительного воздействия способен вызывать злокачественные опухоли.

       Вот такой «букет» различных нехороших веществ выбрасывает дымовая труба котельной или ТЭЦ. Конечно, здесь нужно понимать, что при правильном, грамотном подходе это негативное влияние отравляющих веществ минимизируется. Правильный подход — это установка электрофильтров, скрубберов, известковый метод очистки дымовых газов от оксидов серы, грамотная организация процесса горения топлива с целью уменьшения выбросов оксидов азота и так далее. В этом случае негативное влияние работы теплоисточников значительно уменьшается.

        Относительно недавно узнал, что теплоисточники могут оказывать негативное влияние на биосферу в плане радиоактивности. Это касается выбросов ТЭЦ и котельных на твердом (угольном) топливе. Когда я учился, а учили нас еще по учебникам советского периода, там про радиоактивность топлива говорилось вскользь. Вероятно потому, что к тому, советскому времени, этот вопрос еще был плохо изучен. Изотопы радиоактивных веществ (радия, урана, тория) содержатся в углях в большей или меньшей  степени. В результате получается следующая ситуация : уголь сжигается как топливо, а радиоактивные вещества попадают в атмосферу через дымовую трубу.

      Конечно, все это происходит в мизерных дозах, но все же хорошего тоже ничего нет. Здесь нужно смотреть конкретный вид, марку угля, с какого месторождения, так как радиоактивность угля для разных месторождений разная. Естественно, радиоактивность угля контролируется специалистами соответствующего профиля (по крайней мере, надеюсь на это), но все же информацию эту нужно знать.

Буду рад комментариям к статье.

teplosniks.ru

Воздействие на атмосферный воздух при переработке и хранении нефти

Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности оказывают заметное негативное влияние на состояние окружающей среды и, прежде всего, на атмосферный воздух, что обусловлено их деятельностью и сжиганием продуктов переработки нефти (моторных, котельных топлив и др. продукции).

По загрязнению воздушного бассейна нефтепереработка и нефтехимия занимают четвертое место среди других отраслей промышленности. В состав продуктов сгорания топлива входят такие загрязняющие вещества, как оксиды азота, серы и углерода, технический углерод, углеводороды, сероводород. В табл. 6.2 в качестве примера представлены данные о выделении в атмосферу вредных веществ на трех НПЗ разной мощности.

В процессах переработки углеводородных систем в атмосферу выбрасывается более 1500 тыс т/год вредных веществ. Из них (%): углеводородов — 78,8; оксидов серы — 15,5; оксидов азота — 1,8; оксидов углерода — 17,46; твердых веществ — 9,3. Выбросы твердых веществ, диоксида серы, оксида углерода, оксидов азота составляют до 98% суммарных выбросов от промышленных предприятий. Как показывает анализ состояния атмосферы, именно выбросы этих веществ в большинстве промышленных городов создают повышенный фон загрязнения.

Таблица 6.2

Содержание вредных веществ в выбросах НПЗ различной мощности

Величина безвозвратных потерь для отечественных предприятий составляет в среднем 1% от объема переработанной нефти. Безвозвратные потери нефти и нефтепродуктов по различным источникам на заводах с глубокой переработкой нефти составляют (в%):

  • потери углеводородов (включая сернистые соединения) за счет испарения — 63, в том числе: из резервуаров и емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов (открытого типа с шатровой крышей) — 40; с поверхности сточной жидкости в нефтеловушках и различных прудах, с сооружений биологической очистки сточных вод, включая испарение из канализационных колодцев и открытых градирен — 19; при наливе в цистерны и при товарных операциях (на эстакадах открытого типа) — 1,3; прочие источники испарения, утечки через неплотности, пропуски через клапаны и воздушники на аппаратах, не подключенных к факельной линии и др. — 2,7;
  • потери на факелах (при отсутствии газгольдеров для улавливания факельного газа) — 17;
  • потери при сжигании кокса с катализаторов, от разливов и утечек в грунт, с газами разложения на АВТ и битумных установках, со шламами, глинами и т.д. — 19;
  • потери со сточными водами (до биологической очистки при содержании в них 75 мг/л нефтепродуктов) — 1.

Источники загрязнения атмосферы определяются путем проведения инвентаризации организованных и неорганизованных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Степень загрязнения атмосферы зависит от количества выбросов вредных веществ и их химического состава, а также во многом от характеристики самого источника выбросов — высоты источника над уровнем земли, скорости, объема и температуры газового выброса из устья трубы, размеров неорганизованного источника, расположения источника на заводской площадке и т.д. В соответствии с этим источники загрязнения атмосферы различаются по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средней высоты и высокие), температуре выходящих газов (нагретые, холодные). 

Различают также передвижные и стационарные, организованные и неорганизованные, точечные и площадные источники загрязнения. Особенностью предприятия как объекта природоохранных мероприятий является разнотипность и рассредоточенность источников выбросов. Специфическими источниками загрязнения атмосферы на предприятиях являются неорганизованные выбросы, испарение углеводородов при хранении и транспортировке нефти и нефтепродуктов, а также организованные выбросы, выделяющиеся при сжигании различных видов топлив и газов в трубчатых печах, на факельных установках, и отходящие газы регенерации с установок каталитического крекинга.

Несмотря на то, что факельные установки являются весьма значимым источником выбросов, они выполняют важные природоохранные функции. Факельные установки позволяют перевести вредные вещества в менее опасные.

Объемы сброса на факел на предприятиях составляет в среднем до 1% от перерабатываемой нефти. При этом 90% масс. суммарных сбросов на факел составляют углеводороды; 1,6% масс. – водород; 2,6% масс.- сероводород; остальное – водяной пар и азот. Преобладающая часть сероводорода поступает с углеводородными потоками, составляя их значительную часть.

Информация об источниках выбросов, их мощности, расположении, номенклатуре выбрасываемых вредных веществ с учетом климатических условий дает возможность оценить экологическую нагрузку в районе расположения производств. Необходимые данные могут быть получены в результате сбора информации о предельно допустимых выбросах (ПДВ).

Профиль производства, схема переработки, ассортимент выпускаемой продукции, системы очистки, характеристика технологических и вспомогательных производств, общие сведения о предприятии определяют его как источник загрязнения атмосферы. Различают организованные и неорганизованные источники выбросов загрязняющих веществ. Например, на Московском НПЗ имеется 167 организованных источников выбросов (дымовые трубы технологических печей, свеча для сжигания факельного газа, вентиляционные трубы производственных помещений), 132 неорганизованных стационарных источника. К неорганизованным источникам, через которые могут выделяться вредные вещества, на предприятии относятся:

  • резервуары, цистерны сливно-наливных эстакад, поверхности испарения очистных сооружений, неплотности запорной арматуры и фланцевых соединений технологических установок;
  • дефекты в арматуре и во фланцевых соединениях;
  • пропуски сальниковых устройств, предохранительных клапанов пробоотборных кранов, открытых постоянно действующих дренажей.

Кроме того, предприятию принадлежат более 100 передвижных источников загрязнения (автомашины с карбюраторными и дизельными двигателями). Из этих источников ежегодно в атмосферу завода, как рассчитано, может выделяться около 40 тыс т углеводородных примесей.

Для классификации технологических процессов с точки зрения их комбинированного вредного воздействия на окружающую среду учитывают суммарную токсичность выбросов. Количественным выражением суммарной токсичности выбросов является индекс суммарной токсичности Гз. Определение этой величины позволяет выявить приоритетность технологических производств по их экологической опасности.

Наиболее экологически опасными являются производства, связанные с ректификацией углеводородных систем – нефтей и тяжелых нефтяных остатков, очисткой масел с помощью ароматических веществ, получением элементной серы, и объекты очистных сооружений.

Защита атмосферы от физического загрязнения >

oblasti-ekologii.ru

Характеристика продуктов сгорания выбрасываемых котельными в атмосферу

Материал из РосТепло Энциклопедия теплоснабжении

Содержание раздела

При сжигании органических топлив в топках котлов образуются различные продукты сгорания, такие как ок­сиды углерода СОх = СО + СО2, водяные пары Н2О, оксиды серы SOx = SO2 + SО3, оксиды азота NOx = NO + NО2, полициклические арома­тические углеводороды (ПАУ), фтористые соединения, соединения ванадия V2O5, твердые частицы и др. [1, 2] (см. табл. 7.1.1). При неполном сгорании топлива в топках уходящие газы могут также содержать углеводороды СН4, С2Н4 и др. Все продукты неполного сгорания являются вредными, однако при современной технике сжигания топлива их образование можно свести к минимуму [ 1 ].

Таблица 7.1.1. Удельные выбросы при факельном сжигании органических топлив в энергетических котлах [ 3 ]

Выбросы Природный газ г/(м3 пр. газа) = Мазут =

кг/(т мазута)

Уголь

кг/(т угля)

Оксиды серы SOx (в пересчете на SO2) 0,006÷0.01 ~21Sр (17÷19)Sр
Оксиды азота NOx (в пересчете на NO2) 5÷11 5÷14 4÷14
Монооксид углерода СО 0,002÷0,005 0,005÷0,05 0,1÷0,45
Углеводороды 0,016 0,1 0,45÷1,0
Водяные пары Н2О 1000 700 230÷360
Диоксид углерода СО2 2000 ~3000 2200÷3000
Летучая зола и шлак - 10Ар 10 Ар

Условные обозначения: Ар, Sp – соответственно содержание золы и серы на рабочую массу топлива, %.

Критерием санитарной оценки среды является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне земли. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл. 7.1.2 [ 4 ]. Максимально-разовая концентрация вредных веществ определяется по пробам, отобранным в течение 20 мин, среднесуточная — за сутки.

Таблица 7.1.2. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Загрязняющее вещество Предельно допустимая концентрация, мг/ м3
Максимально-разовая Среднесуточная
Пыль нетоксичная 0,5 0,15
Диоксид серы 0,5 0,05
Оксид углерода 3,0 1,0
Монооксид углерода 3,0 1,0
Диоксид азота 0,085 0,04
Оксид азота 0,6 0,06
Сажа (копоть) 0,15 0,05
Сероводород 0,008 0,008
Бенз(а)пирен - 0,1 мкг/100 м3
Пентаксид ванадия - 0,002
Фтористые соединения (по фтору) 0,02 0,005
Хлор 0,1 0,03

Расчеты ведутся по каждому вредному веществу в отдельности, с тем чтобы концентрация каждого из них не превышала значений, приведенных в табл. 7.1.2. Для котельных эти условия ужесточены введением дополнительных требований о необходимости суммирования воздействия оксидов серы и азота, которое определяется выражением

\(\frac{{С}_{{\text{SO}}_{2}}}{{\text{ПДК}}_{{\text{SO}}_{2}}}+\frac{{С}_{{\text{NO}}_{2}}}{{\text{ПДК}}_{{\text{NO}}_{2}}}1\),

где \({С}_{{\text{SO}}_{2}}\)и \({С}_{{\text{NO}}_{2}}\)— концентрации соответствующих веществ в уходящих газах, мг/м3, допустимые величины которых даны в табл. 7.1.2.

Основными продуктами полного сгорания органических углеводород­ных топлив CmHn являются диоксид углерода СО2 и водяные пары Н2О:

\({С}_{m}{H}_{n}+{O}_{2}\rightarrow \text{.}\text{.}\text{.}\rightarrow {\text{СO}}_{2}+{\text{H}}_{2}O\). (7.1.1)

В то же время, вследствие локальных недостатков воздуха или неблаго­приятных тепловых и аэродинамических условий, в топках и камерах сго­рания образуются продукты неполного сгорания, состоящие в основном из монооксида углерода СО (угарного газа), водорода Н2 и различных углево­дородов, которые характеризуют потери тепла в котлоагрегате от химиче­ской неполноты сгорания (химический недожог).

Содержание СО в продуктах сгорания паровых и водогрейных котлов обычно не превышает сотых долей процента (0,0005÷0,025%). Концентрация СО2 в уходящих газах существенно выше и составляет 10÷14% в зависимости от вида сжигаемого топлива.

Кроме этого, в процессе сжигания получается целый ряд химических соединений, образующихся вследствие окисления различных составляю­щих топлива и азота воздуха N2. Наиболее существенную их часть состав­ляют оксиды азота NOx и серы SOx.

Оксиды азота образуются за счет окисления как молекулярного азота воздуха, так и азота, содержащегося в топливе. Экспериментальные иссле­дования показали, что основная доля образовавшихся в топках котлов NOх, а именно 96÷100%, приходится на монооксид (оксид) азота NO. Ди­оксид NO2 и гемиоксид N2O азота образуются в значительно меньших ко­личествах, и их доля приблизительно составляет: для NO2 – до 4%, а для N2O – сотые доли процента от общего выброса NOx. При типичных усло­виях факельного сжигания топлив в котлах концентрации диоксида азота NO2, как правило, пренебрежительно малы по сравнению с содержанием NO и обычно составляют от 0÷7 ррm до 20÷30 ррm. В то же время быстрое перемешивание горячих и холодных областей в турбулентном пламени может привести к появлению относительно больших концентраций диок­сида азота в холодных зонах потока. Кроме этого, частичная эмиссия NO2 происходит в верхней части топки и в горизонтальном газоходе (при T > 900÷1000 К) и при определенных условиях также может достигать за­метных размеров.

Гемиоксид азота N2O, образующийся при сжигании топлив, является, по всей видимости, кратковременным промежуточным веществом. N2O практически отсутствует в продуктах сгорания за котлами.

Содержащаяся в топливе сера является источником образования окси­дов серы SOx: сернистого SO2 (диоксид серы) и серного SO3 (триоксид серы) ангидридов. Суммарный массовый выброс SOx зависит только от содержания серы в топливе Sp, а их концентрация в дымовых газах – еще и от коэффициента расхода воздуха α. Как правило, доля SO2 составляет 97÷99%, а доля SO3 – 1÷3% от суммарного выхода SOx. Фактическое со­держание SO2 в уходящих из котлов газах колеблется от 0,08 до 0,6 %, а концентрация SO3 – от 0,0001 до 0,008 %.

Среди вредных компонентов дымовых газов особое место занимает большая группа полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Многие ПАУ обладают высокой канцерогенной и (или) мутагенной актив­ностью, активизируют фотохимические смоги в городах, что требует строгого контроля и ограничения их эмиссии. В то же время некоторые ПАУ, например, фенантрен, флуорантен, пирен и ряд других, физиологи­чески почти инертны и не являются канцерогенно-опасными.

ПАУ образуются в результате неполного сгорания любых углеводо­родных топлив. Последнее имеет место из-за торможения реакций окисления углеводородов топлива холодными стенками топочных устройств, а также может быть вызвано неудовлетворительным смешением топлива и воздуха. Это приводит к образованию в топках (камерах сгорания) ло­кальных окислительных зон с пониженной температурой или зон с избыт­ком топлива.

Вследствие большого количества разных ПАУ в дымовых газах и трудности измерения их концентраций принято уровень канцерогенной загрязненности продуктов сгорания и атмосферного воздуха оценивать по концентрации наиболее сильного и стабильного канцерогена – бенз(а)пирена (Б(а)П) C20h22.

Ввиду высокой токсичности, следует особо отметить такие продукты сжигания мазута, как оксиды ванадия. Ванадий содержится в минеральной части мазута и при его сжигании образует оксиды ванадия VO, VO2. Одна­ко при образовании отложений на конвективных поверхностях оксиды ва­надия представлены в основном в виде V2O5. Пентаоксид ванадия V2O5 яв­ляется наиболее токсичной формой оксидов ванадия, поэтому учет их вы­бросов производится в пересчете на V2O5.

Таблица 7.1.3. Примерная концентрация вредных веществ в продуктах сгорания при факельном сжигании органических топлив в энергетических котлах

Выбросы = Концентрация, мг/м3
Природный газ Мазут Уголь
Оксиды азота NOx (в пересчете на NO2) 200÷ 1200 300÷ 1000 350 ÷1500
Сернистый ангидрид SO2 - 2000÷6000 1000÷5000
Серный ангидрид SO3 - 4÷250 2 ÷100
Угарный газ СО 10÷125 10÷150 15÷150
Бенз(а)пирен С20Н12 (0,1÷1, 0)·10-3 (0,2÷4,0)· 10-3 (0,3÷14)· 10-3
Твердые частицы - <100 150÷300

При сжигании мазута и твердого топлива в выбросах также содержатся твердые частицы, состоящие из летучей золы, сажистых частиц, ПАУ и несгоревшего в результате механического недожога топлива.

Диапазоны концентраций вредных веществ в дымовых газах при сжи­гании различных типов топлив приведены в табл. 7.1.3.

www.rosteplo.ru

выбросы, образующиеся при горении

При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка.[ ...]

При таких условиях воздух, составляющий основную массу подаваемых в топки котлов выбросов, используется в производственных процессах дважды: на первой стадии — для удаления токсичных веществ, образующихся в технологическом оборудовании, на второй — в качестве окислителя для горения топлива в топках котлов. Если представить, что при производстве 1 т пара в промышленной ТЭЦ или котельной потребляется около 1000 м3 воздуха, забираемого из промышленной зоны, и одновременно в эту промышленную зону выбрасываются огромные массы загрязненного воздуха вентиляционными установками, то станут очевидными те значительные резервы вторичного потребления отработанного воздуха и его низкотемпературного теплового потенциала.[ ...]

При огневом обезвреживании сточных вод, содержащих только органические соединения, не образующие при горении минеральных веществ, а также газообразных и жидких горючих отходов, не включающих минеральных веществ, может применяться простейшая технологическая схема без утилизации тепла и очистки отходящих газов (рис. 42, а). Отходящие из печи дымовые газы перед выбросом в трубу охлаждаются до необходимой температуры путем впрыска в газоход технической воды или присадки холодного воздуха.[ ...]

При разработке мер по сокращению отдельных выбросов на практике часто прибегают к их сжиганию. На НПЗ, например, сжигают отходящие газы, неорганизованные выбросы паров углеводородов, дурнопахнущие вещества, окисленный воздух от битумных установок, сероводород. При сжигании вместо одних загрязнителей появляются другие, которые могут оказаться более токсичными. Например, при сжигании углеводородов выделяются непредельные углеводороды, оксид углерода, оксиды азота, технический углерод, диоксид серы, сероводород, сероуглерод, синильная кислота и др. Следовательно, сжигать выбросы необходимо только в том случае, когда вновь образующиеся вещества менее токсичны и загрязняют атмосферный воздух меньше, чем исходные. При сжигании топлив необходимо использовать высокоэффективное оборудование, спроектированное с учетом современной теории горения топлив, которая за последние годы получила новое развитие в работах советских и зарубежных исследователей. Однако на многих НПЗ до сих пор для этих целей используют примитивные факельные устройства и печи, не обеспечивающие полного сгорания и минимального содержания вредных примесей в отходящих дымовых газах.[ ...]

Выбросы продуктов сжигания топлива приводят к изменению климата, представляя серьезную экологическую проблему, имеющую глобальный характер. Такие газы, как С02, метан, оксиды азота, озон, фреоны, хлорфтор-углеводороды, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности. Повышение концентрации этих газов в атмосфере приводит к парниковому эффекту. Они — как стеклянная крышка парника — удерживают утечку тепла от приземных слоев атмосферы. В настоящее время в атмосферу поступает громадное количество двуокиси углерода, которая образуется при сжигании ископаемых видов топлива. Во всем мире постоянно растут объемы сжигаемого топлива, что ведет к увеличению объемов двуокиси углерода, поступающих в атмосферу. К тому количеству двуокиси углерода, которое ежегодно выделяется зелеными растениями, в настоящее время ежегодно добавляется еще 5—7% от процессов горения. Примерно половина этого количества аккумулируется, не вовлекаясь в процесс фотосинтеза, не растворяясь в водных поверхностях Земли, т. е. остается в атмосфере. Увеличению в атмосфере концентрации двуокиси углерода способствует и снижение ее потребления тропическими лесами, так как в мире наблюдается неуклонное снижение площади последних за счет их интенсивной вырубки. Поскольку деревья потребляют в 10—20 раз больше двуокиси углерода, чем любые сельскохозяйственные культуры, то снижение их площадей оказывает значительное влияние на круговорот углерода в атмосфере.[ ...]

При установившихся условиях двигатели внешнего сгорания должны давать меньшие выбросы, чем двигатели внутреннего сгорания, поскольку горение установившегося потока можно контролировать с большей точностью, чем кратковременные процессы горения, характерные для двигателей внутреннего сгорания. Труднее предсказать выбросы в режиме разгона и торможения; экспериментальные данные для этих режимов эксплуатации либо малочисленны, либо вообще отсутствуют. В целом максимальные температуры горения в двигателях внешнего сгорания намного ниже, чем в двигателях внутреннего сгорания. Следовательно, должно образоваться намного меньшее количество окислов азота. Результаты лабораторных испытаний [21] двигателя Стирлинга мощностью 5 л. с. с рециркуляцией выхлопных газов показали очень низкий уровень выбросов. Результаты прогноза фирмы «Форд» [22] составляют: НС — 0,21 г/миля, СО — 1,20 г/миля и N0 — 0,14 г/миля при средней экономии горючего 15,4 миль/галлон.[ ...]

Таким образом, основным окислом серы, образующимся в процессах горения, является БОг, несмотря на термодинамические тенденции, которые пытаются сдвинуть реакцию в сторону образования ЭОз. Дальнейшее превращение Э02 в БОз может происходить в атмосфере, но этот процесс при атмосферных температурах имеет небольшую скорость. Однако на скорость удаления БОг из атмосферы влияет другой процесс — гетерогенный катализ на поверхности взвешенных частиц. Этот процесс увеличивает скорость превращения Б02 в 50з. К сожалению, он ведет также к увеличению содержания сульфатных аэрозолей в атмосфере, а эти аэрозоли вредны для здоровья человека. Аналогичная ситуация возникает при использовании окисляющих катализаторов для борьбы с выбросами СО и углеводородов из автомобильных двигателей. Эти катализаторы ускоряют окисление БОг в ЭОз в выхлопе и способствуют образованию сульфатных аэрозолей.[ ...]

Общая масса техногенных выбросов в атмосферу в мире в конце 80-х гг.—около 50 млрд. тонн в год — на 96—97% состоит из углекислого газа и образующейся при горении влаги, обычно не относимых к вредным выбросам (об особой роли выбросов С02 говорится ниже). Остальная масса (1,5—2 млрд. т/год) различные вредные примеси — аэрополлютанты. Их количества представлены в таблице 4.3.[ ...]

Помимо градирен источником выбросов водяного пара от ТЭС являются дымовые газы котлов. Водяной пар образуется в результате сгорания топлива, содержащего влагу №р и водород Н р. Особенно много Н20 содержится в продуктах сгорания природного газа, меньше — в продуктах сгорания мазута и еще меньше — в продуктах сгорания ископаемых углей. Водяной пар образуется в результате реакции горения в топке котла содержащегося в топливе водорода. Чтобы получить представление об относительном количестве получаемого при этом водяного пара, нужно рассмотреть элементарный состав некоторых топлив России, известный из опубликованных данных, приведенных в табл. 5.1 [5.3].[ ...]

Сущность способа сокращения выбросов ЫОх видна на рис. 6.7. Устройство содержит топку 1, комбинированные газомазутные горелки 2, расположенные в два яруса по высоте топки, и трубопроводы 3, 4, 5 подачи соответственно газа, водомазутной эмульсии и воздуха. Реализуется способ двухступенчатого горения следующим образом. При сжигании топливо делят на потоки. В горелки первого яруса, к которым воздух подают по воздуховоду 5 с а, = 0,85+0,95, подводят по трубопроводу 4 приготовленную водомазутную эмульсию ( А Р = 10-15%). В горелки II яруса, к которым воздух подают с коэффициентом избытка ап = 1,3+1,35, подводят по трубопроводу 3 топливный газ. Причем общий избыток воздуха, подаваемого в I и II зоны, составляет в топочной камере а = 1,1-1,15. Внедрение предлагаемого способа на заводах отрасли позволит сократить выбросы оксидов азота в атмосферу на 40-50%. Подавление образования оксидов азота в продуктах горения топлива объясняется тем, что в зоне горелок I яруса выгорание жидкого топлива в виде водомазутной эмульсии протекает при пониженных концентрациях кислорода и более низких температурах в зоне горения вследствие поглощения теплоты водой, добавляемой в топливо. При сгорании газообразного топлива с а = 13-1 35 уменьшение выхода оксидов азота обеспечивается за счет поступления во II зону горения холодного воздуха с избытком 30-35%. Полнота и эффективность сжигания топлива при такой организации процесса горения обеспечивается подачей в горелки верхнего яруса горючего газа.[ ...]

В атмосферу попадает серная пыль, образующаяся при получении элементарной серы из природного газа, богатого сероводородом. Заводы по производству технического углерода выбрасывают в атмосферу сажу. Большое количество мелких частиц сажи образуется при нарушении режима горения факелов, используемых для борьбы с внезапными выбросами газообразных углеводородов.[ ...]

Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид зо2, составляющий 98-99 выбросов сернистых соединений ТЭС /I/. Накопление серосодержащих соединений происходит в основном в Мировом океане.[ ...]

Монооксид углерода характерен для городов и образуется главным образом за счет выхлопных газов автотранспорта (75-97% от всех выбросов оксида углерода(Ш). Он образуется также на промышленных предприятиях и относится к продуктам незавершенного горения топлива (наряду с техническим углеродом, углеводородами, включая канцерогенные) при недостатке окислителя (кислорода), неудовлетворительном смешении топлива с воздухом, несовершенстве конструкции горелочных устройств и пр.[ ...]

Количество оксидов и несгоревших углеродов, образующихся при сгорании факельного газа на свече, зависит в значительной мере от конструкции факела. За рубежом наряду с факелами высотой до 90—100 м стали применять факелы высотой до 23 м и горизонтальные, выброс из которых предопределяет более быстрое осаждение продуктов сгорания, а следовательно, позволяет сократить размеры загрязняемой территории и воздушного пространства (последнее особенно важно при значительном содержании серы в сжигаемом газе). Такие факельные устройства представляют собой довольно сложные сооружения. Газ сжигается через ряд горелок с одновременной подачей в зону горения распыляющими форсунками водяного пара или воды для обеспечения практически бездымного сгорания газа (образование дыма при сжигании нефтепродуктов, сбрасываемых с промышленных установок, полностью исключается через несколько секунд после начала подачи воды в окружающую пламя зону). При нормальной работе факела требуется лишь небольшая подача воды для охлаждения конструкции. Для предотвращения образования дыма при сжигании повышенного сброса газа расход воды автоматически увеличивается; возможна и ручная регулировка подачи воды.[ ...]

Значительно сложнее оценивать горючесть газовых выбросов, содержащих горючие вещества различных классов. Рекомендуется [156] к негорючим относить газы, у которых адиабатическая температура горения стехиометрической смеси ниже 1600 К. В работе [157] эту «критическую» температуру принимают равной 1100°С. С учетом приведенных выше значений ¿н.ад для различных классов горючих веществ эти рекомендации нельзя признать достаточно обоснованными. Например, устойчивое горение сильно забалластированных газов подземной газификации, в которых основным горючим веществом является водород, достигается при гад 1050°С [158]. При огневом обезвреживании сильно забалластированных ваграночных газов, основным горючим веществом которых является СО, эффективное устойчивое сжигание газа достигается при ¿ад=1Ю0— 1150 СС [154]. Опыты по сжиганию метановоздушных смесей, забалластированных водяным паром, показали, что устойчивое сжигание в хорошо изолированной камере сгорания достигается при ¿ад 1400°С. Таким образом, значение ¿ад зависит от природы горючих веществ.[ ...]

Сжигание в топках электростанций, котельных топлива, при горении тонны которого образуется 20 кг окиси углерода, не приводит, однако, к существенному загрязнению приземного слоя воздуха этим газом. Несмотря на мощный общий выброс окиси углерода (порядка 4 млн. т в Англии в 1954 году), поступление ее в атмосферу через трубы в удалении от земной поверхности и способность легко рассеиваться резко сокращают вероятность загрязнения воздуха в жилой зоне.[ ...]

Дымы (размер частиц 0,1—5 мкм) более устойчивые системы, образующиеся главным образом при горении и деструктивной перегонке в результате возгонки твердых веществ и последующей конденсации их паров, а также при химическом взаимодействии газообразных веществ с образованием новой фазы. Туманы состоят из капелек жидкости (размер около 10 мкм), образующихся при конденсации пара или распыления жидкости. Система аэрозолей, образующаяся из природного тумана, выбросов из труб промышленных предприятий, отопительных систем или двигателей внутреннего сгорания, называется смогом.[ ...]

Снижения концентраций NOx и других загрязнителей атмосферы, образующихся в процессе горения, можно также добиться введением в состав горючего вещества специальных добавок. Так, в Японии фирма Okura Industrial Со при переработке отходов пластмасс сжиганием добавляет к ним 1% активированных нетоксичных ферроксидных присадок, способствующих подавлению выбросов NOx диоксинов и оксида углерода благодаря полному сгоранию пластмасс при минимальном избытке кислорода. В частности, при температуре горения 800°С содержание NOx в отходящих газах снижается в два раза, а оксида углерода — на 30%. При введении присадки в смесь поливинилхлорида с известняком происходит также уменьшение выбросов хлористого водорода, образующегося при обычных режимах сжигания отходов (Additive in...).[ ...]

Проблема защиты окружающей среды и особенно атмосферы от вредных выбросов, образующихся при сжигании различных видов органического топлива, поставила перед наукой и техникой в качестве одной из важнейших задач поиск путей получения «чистого» топлива, при использовании которого будет исключено загрязнение атмосферы частицами пыли, соединениями серы, ванадия, мышьяка, окислами азота, канцерогенами и другими вредными веществами. Исходным сырьем для получения подобного топлива в ближайшем будущем могут быть в основном горючие ископаемые. Наилучшим видом «чистого» энергетического топлива, получаемого при переработке горючих ископаемых, является водород. Действительно, при сжигании чистого водорода в кислороде образуются только водяные пары; при сжигании Н2 в воздухе продукты сгорания состоят в основном из смеси водяных паров й инертного азота. В небольших количествах в них присутствуют также окислы азота и аргон. Однако путем соответствующей организации режима горения водородно-воздушной смеси масштабы генерации окислов азота могут быть существенно ограничены и эмиссия этих окислов в атмосферу может поддерживаться в таких пределах, которые обеспечат их безвредность для человека и в то же время будут способствовать полезному биологическому круговороту веществ в природе.[ ...]

Оксиды азота. Фотохимический смог. Оксиды азота, монооксид N0 и диоксид N02 образуются при сжигании все видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека. Основными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), автотранспорт, авиация, ТЭС, ТЭЦ, металлургия и другие отрасли промышленности. Если общее ежегодное выделение оксидов азота в мире оценивалось в 19 7 г. в 53 млн. т, то уже в 1995 г. оно составило 130 млн. т. Удельный вес выбросов оксидов азота от различных стационарных источников 0 США составляет: ТЭС — 52 %, промышленно-отопительные котлы 14,4, промышленные печи и технологические нагревательные установки —4,1 , поршневые двигатели и ДВС —19,8%, газовые турбины—20, выбросы, не связанные с горением,— 1,9, прочие стационарные выбросы —4,1 %.[ ...]

С учетом термического разложения буровых сточных вод проведена оценка воздействия образующихся при этом веществ. Перечень выбрасываемых веществ принимается согласно результатам химического анализа с учетом трансформации ЗВ при реакции горения. Расчетным методом определяется уровень загрязнения атмосферы вредными веществами, выбрасываемыми при термическом обезвреживании БСВ. В результате проведенных работ признано, что способ термического обезвреживания БСВ является наиболее рациональным, а основная масса выбросов при обезвреживании сточных вод связана с сопутствующим сжиганием газа.[ ...]

Среди источников этого соединения на первом месте стоит сжигание угля (70% антропогенных выбросов). В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии. При сгорании нефтепродуктов сернистого газа образуется гораздо меньше. Основными источниками образования Э02 наряду с сжиганием ископаемого топлива является металлургическая промышленность (переработка сульфидных руд свинца, меди и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты и переработке нефти.[ ...]

Основной недостаток сжигания заключается в том, что температура пламени может достигать 1300°С. При избытке воздуха и достаточном времени его пребывания в зоне горения это приводит к образованию МОх. Таким образом, устраняя загрязнения одного типа, процесс сжигания может инициировать выбросы других вредных веществ.[ ...]

В результате опытов установлено, что во всей области исследованных" температур количество окислов азота, образующихся в процессе горения полукокса, в 1,5—2 раза меньше, чем при горении исходного угля. Следовательно, использование полукокса в качестве энергетического топлива является одним из эффективных мероприятий как по рациональному использованию на ТЭС топливно-энергетических ресурсов, так и по сокращению вредных выбросов в атмосферу.[ ...]

В обрабатывающих отраслях промышленности существуют многочисленные процессы, не относящиеся к процессам горения, которые являются источником значительных количеств окиси углерода. Например, в сталелитейной и нефтехимической промышленности образуется большое количество окиси углерода: ее собирают и сжигают в печах или топках котлов-утилизаторов. Таким образом, окись углерода становится экономичным дополнительным источником тепла, используемым для нужд производства. В некоторых случаях концентрация окиси углерода низка, но общее количество выбросов настолько велико, что они содержат значительное количество данного компонента. При таких низких концентрациях окиси углерода содержащий ее газ, особенно при низкой начальной температуре, может не поддерживать пламени. В таких случаях может потребоваться каталитическое окисление в устройстве для дожигания (см. разд. 6.10). Окись углерода можно избирательно отделить от других газов посредством промывки специальными растворами, например аммиачными растворами формиата меди.[ ...]

Вседозволенность в кустарной добыче нефтепродуктов, которая сделала возможным функционирование более 1500 частных нефтеперегонных установок (источником тепла здесь является горящая нефть), их выбросы и продукты горения нефти привели к очень сильному загрязнению атмосферного воздуха. Как известно, при горении нефти образуется большое количество сажи, оксидов азота и серы, бенз(а)пирен, сероводород, аммиак, фенол, токсичные соединения таких тяжелых и вредных для человека металлов, как ванадий, цинк, олово, кадмий, хром, свинец и ряд других веществ. Концентрация некоторых из них достигала в воздухе 35 ПДК. Некоторые продукты горения нефти (например, бенз(а)пирен) являются канцерогенами, которые, аккумулируясь в легких, способствуют увеличению заболеваний верхних дыхательных путей и легких.[ ...]

Степень загрязнения атмосферы продуктами сгорания топлива зависит от качества топлива и от характера топливоиспользующей установки. Основными загрязнителями являются продукты полного (окислы серы и зола) и неполного (главным образом окись углерода, сажа и углеводороды) сгорания. Важную роль играют окислы азота, образующиеся преимущественно из азота воздуха при высоких температурах горения. Объем всех выбросов очень велик. Например, тепловая электростанция компании «Электри-сите де Франс», которая потребляет ежемесячно 51 тыс. т угля, содержащего примерно 1 % серы, ежедневно выбрасывает в атмосферу из своих труб 33 т серного ангидрида, способного при благоприятных метеорологических условиях превратиться в 50 т серной кислоты. За один день эта электростанция производит около 230 т золы. Даже если допустить, что 4/5 этой золы осаждается в печах в виде окалины и в аппаратах для удаления пыли, все равно в атмосферу выбрасывается каждый день 40—50 т золы и распространяется в радиусе примерно пяти километров вокруг электростанции. Тепловые электростанции, сжигающие нефть, почти не выбрасывают золы, но зато выделяют в три раза больше серного ангидрида.[ ...]

ru-ecology.info

Тепловые выбросы в атмосферу и их влияние на окружающую среду

При сжигании угля в псевдосжиженном слое выброс в атмосферу соединений серы уменьшается на 95%, а окислов азота – на 70%.

Очистка дымовых газов. Для очистки дымовых газов применяется известково-каталитический двухступенчатый метод с получением гипса, основанный на поглощении диоксида серы известняковой суспензией в две ступени контакта. Подобная технология, как свидетельствует мировой опыт, наиболее распространена на тепловых электростанциях, сжигающих жидкое и твёрдое топливо с различным содержанием серы в нём, и обеспечивает степень очистки газов от окислов серы не ниже 90-95%. Большое количество отечественных электростанций работают на топливе со средним и высоким содержанием серы в нем, поэтому этот метод должен получить широкое распространение в отечественной энергетике. У нас в стране практически отсутствовал опыт очистки дымовых газов от сернистого ангидрида мокрым известняковым способом.

На долю ТЭС приходится около 70% выбросов оксидов азота в атмосферу. В США и Японии методы очистки дымовых газов от оксидов азота нашли широкое применение, в этих странах работает более 100 установок, в которых используется метод селективного каталитического восстановления оксидов азота аммиаком на платино-ванадиевом катализаторе, правда, стоимость этих установок очень высока, а срок службы катализатора – незначителен.

В последние годы в США фирмой «GenesisResearchofArizona» разработана технология получения так называемого самоочищающегося угля. Такой уголь лучше горит, и при его использовании в дымовых газах оказывается на 80% меньше диоксида серы, дополнительны же расходы составляют лишь часть затрат на установку скрубберов. Технология получения самоочищающегося угля включает две стадии. Первоначально от угля посредством флотации отделяются примеси, затем уголь размалывается в порошок и добавляется в шлам, при этом уголь всплывает и примеси тонут. На первой стадии удаляется почти вся неорганическая сера, а органическая остается. На второй стадии порошкообразный уголь соединяется с химическими веществами, название которых является коммерческой тайной, а затем уплотняется в комки величиной с виноградину. При сгорании эти химические вещества вступают в реакцию с органической серой, причем сера надежно изолирована, что исключает ее попадание в атмосферу. Комки такого модифицированного угля можно транспортировать, хранить и применять как обычный уголь.

Парогазовые системы. Эффективная комплексная система, обеспечивающая не только улавливание вредных примесей из дымовых газов ТЭС, но и одновременно снижающих примерно на 20% удельный расход топлива на производство электроэнергии, разработана в Энергетическом институте Г.Н. Кржижановского. Суть ее в том, что перед сжиганием в топке паровых котлов ТЭС уголь газифицируют, очищают от твердых (содержащих вредные вещества) примесей и направляют в газовые турбины, где продукты сгорания с температурой 400-500 градусов Цельсия сбрасываются в обычные паровые котлы. Подобные парогазовые системы широко используют энергетики ряда стран для уменьшения выброса в атмосферу.

Глубокая комплексная переработка угля. За рубежом интенсивно ведутся работы по отработке технологий и оборудования газификации угля для полного обеспечения промышленности в горючих газах, синтез-газе и водороде. В Нидерландах введена в действие демонстрационная установка кислородной газификации угля для энергоблока мощностью 250 МВт. Намечен ввод четырех подобных установок от 175 до 330 МВт в Европе, десяти установок от 100 до 500 МВт в США и одной установки мощностью 400 МВт в Японии. Процессы газификации при высоких температурах и давлениях дают возможность перерабатывать угли широкого ассортимента. Известны исследования по высокоскоростному пиролизу и каталитической газификации, реализация которых сулит огромные выгоды [3, c. 479].

Необходимость углубления переработки угля продиктована предшествующим ходом развития тепло- и электроэнергетики: наилучшие результаты достигаются при комбинированной переработке угля в электричество и тепло. Качественный скачок в использовании угля связан с его комплексной переработкой в рамках гибких технологий. Решение этой сложной проблемы потребует новых технологических установок для энергохимических комплексов, которые обеспечат повышение экономичности ТЭС, снижение капитальных удельных затрат и кардинальное решение вопросов экологии.

3. Влияние на атмосферу при использовании жидкого топлива.

В своё время нефть потеснила уголь и вышла на первое место в мировом энергетическом балансе. Однако это чревато определёнными экологическими проблемами.

Так, в 2002 году российские предприятия отрасли выбросили в атмосферу 621 тыс. т загрязняющих веществ (твёрдые вещества, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота и др.). Сточные воды в объёме до 1302.6 млн м³ сбрасываются в поверхностные водные объекты и на рельеф.

При сжигании жидких топлив (мазута) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, газообразные и твёрдые продукты неполного сгорания топлива, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций жидкое топливо обладает более «гигиеническими» свойствами: отпадает проблема золоотвалов, которые занимает значительные территории, исключают их полезное использование и являются источником постоянных загрязнений атмосферы и районе станции из-за уноса золы с ветрами. В продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола. Применение двухтопливных гибридных камер сгорания вместо традиционных однозонных диффузионных КС с использованием частичного замещения части углеводородного топлива водородом (6% от массы углеводородного топлива) снижает расход нефтяного топлива на 17-20%, уровни выброса частиц сажи – на порядок, бензопирена – в 10-15 раз, оксидов азота – в 5 раз) [2, c. 351].

В большинстве стран запрещено сжигание нефтяного топлива с сернистостью выше 0,5%, в России же половина солярки не укладывается в этот норматив, а сернистость котельного топлива достигает 3%.

Сжигать нефть, говоря словами Д.И. Менделеева, все равно, что топить печь ассигнациями. Поэтому доля использования жидкого топлива в энергетике за последние годы существенно снижается. Зарождающаяся тенденция будет в дальнейшем усиливаться в связи с существенным расширением использования жидкого топлива в других областях народного хозяйства: на транспорте, в химической промышленности, в том числе в производстве пластмасс, смазочных материалов, предметов бытовой химии и т.д. К сожалению, используется нефть не лучшим образом. В 1984 году при мировом производстве нефтепродуктов 2750 млн т бензина получено 600 млн т керосина и реактивного топлива – 210, дизельного топлива – 600, мазута – 600 млн т. Хороший пример ресурсосбережения показала Япония, которая стремится максимально снизить зависимость страны от импорта нефти. Для решения этой важной экономической задачи на протяжении последних 20 лет прилагались просто гигантские усилия. Приоритетное внимание получила энергосберегающая технология. И как итог проделанной работы – для производства того же объёма валового национального продукта Японии сегодня требуется в два раза меньше нефти, чем в 1974 году. Несомненно, нововведения благоприятно сказались на улучшении экологической обстановки.

4. Влияние на атмосферу при использовании природного газа.

По экологическим критериям природный газ – наиболее оптимальное топливо. В продуктах сгорания отсутствуют зола, копоть и такие канцерогены, как бензопирен.

При сжигании газа единственным существенным загрязнителем атмосферы остаются окислы азота. Однако выброс окислов азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20 процентов ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствам самого топлива, а особенностями процессов их сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа. Таким образом, природный газ – наиболее экологически чистый вид энергетического топлива и по выделению оксидов азота в процессе горения.

Изменения в окружающей среде при транспортировке газа. Современный магистральный трубопровод представляет собой сложное инженерное оборудование, которое помимо линейной части (собственно трубопровода) включает в себя установки для подготовки нефти или газа к перекачке, насосные и компрессорные станции, резервуарные парки, линии связи, систему электрохимической защиты, дороги, идущие вдоль трассы, и подъезды к ним, а также временные жилые посёлки эксплуатационников.

Например, общая протяженность газопроводов в России составляет примерно 140 тыс. км. Например, на территории Удмуртской Республики проходят 13 магистральных трубопроводов, доля выбросов которых составляет более 30% от соответствующего объёма по республике. Выбросы, главным образом метана, распределены по длине газопроводов, в основном вне пределов населённых пунктов [3, c. 487.

Существенному загрязнению подвергается атмосферный воздух вследствие потерь от больших и малых «дыханий» резервуаров, утечек газа и т.д.

Загрязнение атмосферы в результате аварийного выброса газа или сжигания нефти и нефтепродуктов, различных на поверхности при аварии, характеризуется значительно меньшим периодом воздействия, и его можно отнести к кратковременному.

mirznanii.com

Виды и свойства топлива, сжигаемого в отопительных котельных

 toplivo    Топливо – горючие вещества, используемые для получения тепла. Топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючей частью является углерод , водород  и сера, а негорючей – кислород , азот, зола и влага.

     Различают твердое, жидкое и газообразное топливо. Твердое топливо – дрова, торф, бурый и каменный угли, сланцы; жидкое – нефть и продукты ее переработки – мазут, керосин и др., газообразное – природные и искусственные газы.

     Различают также естественное топливо, непосредственно существующее в природе – дрова, уголь, торф, природный газ, и искусственное, являющееся продуктом переработки естественного топлива — древесный уголь, мазут, искусственные газы и др.

     В зависимости от величины теплоты сгорания различают высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное.

     Сливной эквивалент – число, которое показывает, какому количеству условного топлива равноценна единица массы какого-либо другого вида действительного топлива. По данным можно определить топливный эквивалент. Так, для мазута он равен 9500:7000 = 1,36; для подмосковного угля 2640:7000=0,38 и т. д.

     Из твердых топлив в отопительных котельных в основном сжигают ископаемые угли, которые делятся на три группы – бурые, каменные и антрациты. Они образовались в результате медленного разложения растений под слоем земли без доступа воздуха.

     Бурые угли – наиболее молодая группа углей с большим содержанием золы и влаги, их теплота сгорания невелика: 1800-3250 ккал/кг. Недостатком также является большое содержание серы, что приводит к усиленной коррозии стальных частей в котельной установке, а также способность к самовозгоранию при длительном хранении в штабелях. Бурый уголь целесообразно сжигать только в топках крупных котлов.

     Каменные угли – твердое горючее полезное ископаемое растительного происхождения, черного цвета с блестящей, матовой или полуматовой поверхностью; при сгорании пламя тем больше, чем выше содержание водорода. Хранят уголь в штабелях призматической формы высотой до 1,5 м (для донецкого угля допустима высота до 2 м).

     Антрацит – старейший из всех групп ископаемых углей. Он сгорает без пламени с выделением небольшого количества дыма, удобен для сжигания в топках любых котлов.

     Из жидких топлив в отопительных котельных применяют мазут – остаточный продукт переработки нефти с плотностью 0,96-0,98 т/м³. Его хранят в подземных стальных или железобетонных резервуарах, установленных вне котельных. Емкость резервуаров рассчитывают на потребность не менее 15 сут. работы котельной.

     Газообразное топливо – это смесь горючих и негорючих газов. В естественном газе в основном содержатся метан, этан  и тяжелые углеводороды, а также негорючие газы – углекислый газ  и азот. В среднем природные газы состоят из 96% метана, 2% этана, 0,5% тяжелых углеводородов и 1,5% углекислого газа и азота. По сравнению с твердым топливом газообразное имеет ряд преимуществ – простота и меньшая трудоемкость обслуживания котлов; лучшее перемешивание горючего а с воздухом, в результате чего возможно горение с наименьшим избытком воздуха и, следовательно, меньшими потерями тепла с отходящими газами.

     Однако при сжигании газа следует учитывать и особенности этого процесса – взрывоопасность и ядовитость газа. Природный газ при содержании его в воздухе от 3,8 до 17,8% (по объему) образует смесь, которая при огне или искры взрывается. Утечки газа опасны и потому, что он ядовит. Поэтому природный газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха, предварительно одоризуют, добавляя к нему вещества с сильным запахом.

     Горение топлива – быстрое химическое соединение горючих элементов топлива с кислородом воздуха, происходящее при высокой температуре с выделением тепла. При горении углерода образуется углекислый газ  и выделяется 8050 ккал/кг углерода. Водород, сгорая, образует водяные пары, причем выделяется 28 500 ккал/кг водорода. При горении серы образуется сернистый газ и выделяется 2160 ккал/кг серы.

     При недостатке воздуха происходит неполное сгорание углерода, часть его образует окись углерода, при этом происходят значительные потери тепла.

     Необходимое для полного сгорания топлива количество воздуха зависит от теплоты его сгорания; для антрацита оно в среднем равно 7,8 м³/кг, для торфа и бурого угля – 3 м³/кг, а для московского городского газа – 10 м³/кг.

     Однако в котлах невозможно обеспечить достаточное перемешивание воздуха с топливом. Поэтому для полного сгорания топлива необходим некоторый избыток воздуха. При нормальных условиях работы котлов коэффициент избытка воздуха составляет для твердого топлива 1,3-1,5, а для газа и мазута – 1,05-1,15. При большем избытке воздуха произойдут значительные потери тепла с уходящими газами.

     Причинами, вызывающими прохождение через топку чрезмерно большого количества воздуха, могут быть: сильная тяга в дымовой трубе; чрезмерно большое поступление воздуха из дутьевого воздуховода; не плотности в гарнитуре котлов и ее притворах; слишком тонкий слой топлива или прогары в этом слое. При наличии избытка воздуха пламя получается прозрачное, светлое, а дым бесцветный (при сжигании антрацита бесцветность дыма не является признаком избытка воздуха). При прогарах пламя на прогоревших участках имеет ослепительно белый цвет.

     Для уменьшения количества избыточного воздуха его подачу в топку необходимо регулировать в зависимости от процесса горения. Подсушенное и нагретое топливо выделяет горючие газы, которые в топочном пространстве перемешиваются с воздухом и сгорают, образуя пламя. В этот период в топку надо подавать больше воздуха, чтобы горючие газы успели сгореть. Для этого поднимают шибер за котлом, полностью открывают поддувальную и приоткрывают зольную дверку или полностью открывают дроссель – клапан на дутьевом воздуховоде.

     По мере того как количество выделяющихся горючих газов снижается, уменьшают поступление воздуха в котел. При горении топлива на колосниковой решетке воздух надо подавать в таком количестве, чтобы цвет слоя получился соломенно-золотистый, а дым, выходящий из трубы – светло-серого цвета.

     Потери тепла от химической неполноты горения происходят, если топливо сжигают при недостаточном количестве воздуха или оно расположено по колосниковой решетке неровным слоем. При недостатке воздуха образуется угарный газ (окись углерода), при котором часть содержащегося тепла не используется в котле, а уходит с дымовыми газами в трубу.

     При неравномерном расположении топлива на решетке в тонкие участки слоя воздух поступает в избытке, а в утолщенные участки – недостаточно. В результате получается одновременно двойная потеря тепла: с дымовыми газами через топкий слой топлива и от неполноты сгорания топлива в толстом слое.

     Признаком неполноты сгорания топлива является сине-красный цвет пламени и черный цвет дыма. При неполном сжигании антрацита над слоем топлива появляются голубые языки горящей окиси углерода.Приток воздуха в котел уменьшается, если на колосниковой решетке лежит чрезмерно толстый слой шлака и топлива.

     Толщина слоя топлива на колосниковой решетке не должна превышать при сжигании (мм): мелкого бурого угля 40-50, крупного бурого угля – 70-80, мелкого антрацита – 100, крупного антрацита – 200, мелкого торфа – 400, колотых березовых сухих дров – 700 и кускового торфа – 800. Необходимо забрасывать топливо в топку часто и маленькими порциями; при этом температура в топке не будет резко снижаться, а топливо быстро разгорится, так как от малых порций топлива выделяется немного горючих летучих веществ и они успевают сгорать в топочном пространстве. По мере сгорания загруженной в топку порции топлива необходимо уменьшить количество воздуха, поступающего в топку, а после загрузки новой порции, когда из нее начинается бурное выделение газов, поступление воздуха в топку увеличивают, полностью открывая шибер за котлом.

      Если есть признаки неполного сгорания топлива, то необходимо временно усилить дутье и тягу или дать выгореть слою топлива, находящемуся в топке, а затем поддерживать нормальный режим его сжигания.

     Потеря топлива от механической неполноты его горения происходит при частичном провале топлива через зазоры колосниковой решетки, уносе мелкого топлива в газоходы котла, борова и в дымовую трубу и при обволакивании несгоревших кусочков топлива плавящимся шлаком.

      Потеря в шлаке тем больше, чем выше зольность топлива и чем меньше выход летучих веществ; последнее объясняется тем, что при сгорании топлива с малым выходом летучих веществ температура слоя топлива высока, шлаки плавятся и обволакивают со всех сторон кусочки топлива, тем самым прекращая его горение.

     Потери топлива в шлаке снижаются при чистке топки, а также при раздроблении шлака после удаления его из топки с последующим извлечением из него (после охлаждения) несгоревших кусочков топлива. Поэтому перед котел следует забрасывать только мелкие кусочки угля.

     Если на решетке скопились шлаки, горение топлива ухудшается, и поэтому их необходимо взламывать (но их следует не выбрасывать, а перемешивать с горящим топливом).

     Резко снизить потери топлива от зашлакования возможно, если применить полую, смываемую водой колосниковую решетку. Больших размеров (до 20%) могут достигнуть потери топлива от уноса при неспекающихся углях, значительной форсировке работы топки и мелком топливе.

     Для борьбы с уносом топлива необходимо понизить избыток воздуха, подаваемого в топку, снизить форсировку котла до нормальной величины и смочить мелкое топливо водой для образования корки. Необходимо также сортировать топливо по размерам кусков, а мелочь сжигать при малой форсировке котлов, т. е. при более высокой температуре наружного воздуха.

     Хороший результат дает увеличение объема топочного пространства путем соответствующей реконструкции топки. Помимо перечисленных потерь тепла в котельных установках имеют место потери тепла в окружающую среду (в воздух котельной) через обмуровку котлов, изоляцию трубопроводов и от арматуры.

     Коэффициент полезного действия котельной установки – отношение количества тепла, выработанного этой установкой, к теплоте сгорания всего сожженного в котлах топлива.

consultinfo.net

Выбросы при сжигании топлива в котлах (методическое письмо) - Методики - Каталог файлов

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПИСЬМОНИИ АТМОСФЕРАот 17 мая 2000 года № 335/33-07

О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по"Методике определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час"

1. Область применения "Методики".Область применения "Методики" для водогрейных котлов, указанная в названии "Методики" и в разделе "Общие положения", - до 25 МВт (20 Гкал/ч) - связана с не совсем корректным переводом мощности котлов из одной размерности в другую. До специального уточнения действие данной "Методики" следует распространять на водогрейные котлы мощностью до 35 МВт (30 Гкал/ч).2. Раздел 1, п.1.2.Приведены неправильные значения удельных масс диоксида азота и оксида углерода. Их значения составляют соответственно 2,05 и 1,25 кг/нм3.3. Раздел 1, п.1.4.До специального уточнения значения коэффициента K, учитывающего характер топлива, следует принимать равным:

 - для нефти, дизельного и других жидких топлив    0,355       - для сланцев, дров, торфа    0,375    

Значение объемов сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг (1 нм3) топлива, Vсг, полученное по формуле (7), является приведенным к стандартному коэффициенту избытка воздуха a0 =1,4.4. Раздел 2, п.2.1.1, п.2.1.2.В формуле (15) значение свободного члена равно 0,03.При расчетах валовых выбросов оксидов азота величина расчетного расхода топлива Bp в формуле (17) имеет размерность [нм3/с] - для газообразного топлива, [кг/с] - для мазута и других видов жидкого топлива. При этом численное значение Bp при определении валовых выбросов должно соответствовать средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла. Таким образом, значение коэффициента   (удельного выброса оксидов азота при сжигании рассматриваемого топлива) при определении валовых выбросов будет меньше, чем значение   при определении максимальных выбросов.Безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения bt, определяется по формуле (18) только в том случае, если на котле имеет место предварительный подогрев воздуха в воздухоподогревателе или осуществляется рециркуляция дымовых газов. Здесь tгв - температура горячего воздуха, подаваемого для горения, °С.Для всех остальных случаев bt = 1.В формулах (21), (22) и (28), (29) степень рециркуляции дымовых газов (r) и доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела, (d) имеют размерность [%]. Здесь следует иметь в виду, что котлы малой мощности в проектном исполнении в большинстве случаев не оснащены системой рециркуляции дымовых газов в горелки. При внедрении системы рециркуляции доля газов рециркуляции составляет, как правило, 5-12%, максимальные значения не превышают 20%. Доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела, может составлять 20-30%.5. Раздел 2, п.2.1.3.В формуле (31) для углей и сланцев при отсутствии характеристики гранулометрического состава в сертификатах на топливо или по опытным данным значение R6 следует принимать равным 40%. При сжигании дров или торфа до уточнения расчетных формул R6 = 50%.В формуле (32) при вычислении at используется величина концентрации О2 за котлом, что для котлов малой мощности является допустимым. При отсутствии данных по содержанию О2 за котлом по результатам инструментальных замеров следует принимать at по режимной карте или (при отсутствии режимной карты) по справочным данным. При отсутствии какой-либо информации следует принимать at = 2,5.6. Раздел 2, п.2.2.При наличии в газообразном топливе сероводорода расчет выбросов оксидов серы производится по формулам (35) и (37). В этом случае величина расхода топлива B имеет размерность [нл/с] - при определении максимальных выбросов в г/с, [тыс. нм3/год] - при определении валовых выбросов в т/год.7. Раздел 2, п.2.3.Для газообразного топлива при расчете выбросов оксида углерода величина расхода топлива B имеет размерность [нл/с] - при определении максимальных выбросов в г/с, [тыс. нм3/год] - при определении валовых выбросов в т/год.8. Раздел 3, п.3.1.До уточнения значения численных коэффициентов Ki, входящих в формулу (42), реальный объем газов определяется по приближенному соотношению (42) при сжигании сланцев, дров и торфа - как для бурых углей, при сжигании жидких топлив - как для мазута (  - соответствует фактическим данным).9. Раздел 3, п.3.2.Расчеты выбросов твердых частиц по формуле (43) следует производить только в том случае, если имеются данные замеров Гун (содержания горючих в уносе, %) для рассматриваемого случая.При расчете выбросов по формулам (44)-(46) при отсутствии данных замеров до специального уточнения ориентировочные значения доли золы топлива в уносе аун следует ...

Полностью скачать документ можно кликнув на верхние ссылки

www.xn--80affsqimkl5h.xn--p1ai


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта