ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В УСТАНОВКАХ С ГАЗИФИКАЦИЕЙ 4 СЕРНИСТОГО МАЗУТА Газификация сернистых мазутов из "Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций " При современных масштабах ввода новых мощностей на электростанциях массовые выбросы загрязнений резко возрастают. Сжигание сернистых топлив приводит к тому, что даже при максимально возможной по условиям строительства высоте дымовой трубы в приземном слое создается концентрация вредных веществ, значительно, превышающая предельно допустимую. Причем протяженность пояса, газового загрязнения в приземном слое воздуха может достигать десятков километров. В этих случаях мощность ТЭС оказывается ограниченной некоторым предельным ее значением по условиям загрязнения атмосферы. [c.97] Рассмотрим определение предельной мощности ТЭС для различных исходных данных. Оценка загрязнений, поступающих в атмосферу из дымовых труб ТЭС, показывает, что определяющим фактором в большинстве случаев являются газовые выбросы, в частности сернистый ангидрид и окислы азота. Защита воздушного бассейна от выбросов золы при сжигании твердых топлив осуществляется применением высокоэффективных золоулавливающих устройств. [c.97] Величину можно определить расчетным путем по методи ВТИ либо на основании соответствующих экспериментальных зав симостей. [c.98] В Табл. 3-1 приведены результаты расчетов предельной мощности КЭС (млн. кВт) по (3-45) при сжигании мазута различного качества.. В расчетах принято удельный расход натурального топлива = 256 г/кВт-ч температура уходящих газов Тр — 433 К удельный объем продуктов сгорания = 12 м /кг коэффициент избытка воздуха а == 1,1 расход электроэнергии на собственные потребности Рс 0,03 произведение тп =1. [c.99] С учетом возможности применения различных методов по снижению окислов азота концентрация их в уходящих газах варьируется от о до 1,3 г/м . Как показывают данные табл. 3-1, учет суммарного, действия сернистого ангидрида и окислов азота оказывает существенное влияние на величину предельной мощности КЭС. Если учесть,,. что применение рециркуляции дымовых газов позволяет снизить содержание окислов азота до 0,65 г/м , то предельная мощность КЭС на высокосернистых мазутах (5р == 4,2%) при высоте дымовой трубы к = 350 м составит 2—3,5 млн. кВт. [c.99] Аналогичные результаты получаются и при расчете предельной мощности КЭС на твердом топливе. Выполненные расчеты показывают, что применение дымовых труб высотой 250 м в большинстве случаев не удовлетворяет современным требованиям по чистоте воздушного бассейна. Для перспективных тепловых конденсационных электростанций мощностью 6—10 млн. кВт без очистки от загрязнений, надо применять трубы высотой 500 м и более. Возможность и необходимость строительства таких труб должна быть подтверждена техническими и экономическими разработками. [c.99] Можно вывести формулу для определения предельной мощности ТЭЦ. При этом необходимо учитывать наличие фоновых загрязнений. [c.99] Устранение опасности от вредных выбросов тепловых электростанций путем предварительной обработки топлив, очистки продуктов сгорания, рассеивания газообразных выбросов в большом пространстве с помощью очень высоких дымовых труб и другими путями требует расходов значительных средств, размер которых достигает 40— 45% стоимости основного оборудования ТЭС. Поэтому при обосновании параметров и схем теплоэнергетических установок следует, тщательно рассчитывать необходимые расходы по защите окружающей среды, которые зависят от выбираемых параметров, технологических схем и вида сжигаемого топлива. При этом требуется глубокий технико-экономический анализ теплоэнергетических установок для нахождения оптимальных решений по экономичности, долговечности и защите окружающей среды. [c.100] Формула (3-47) соответственно применима и для большего коли-1ества вредных веществ, если имеется их однонаправленное действие. Рассмотрим главные возможные случаи обеспечения заданной концентрации вредных веществ. [c.101] Капиталовложения, вызванные переменной высотой дымовой грубы, можно определить на основании имеющихся разработок МЭИ или Теплоэлектропроекта. Однако, как показывает опыт, почти всегда при сооружении электростанций применяют предельные для конкретных местных условий высоты дымовых труб. Эти предельные значения высоты дымовых труб определяются сейсмичностью района, требованиями Аэрофлота, строительными возможностями и другими условиями как правило, они оказываются меньше значений, необходимых для защиты окружающей среды, т. е. определяемых по формуле (3-48). [c.101] — удельные затраты на очистку газов. [c.102] В установках с газификацией сернистого мазута довольно важным является процесс окислительной газификации сернистых мазутов на воздушном дутье. Применение кислорода в этих процессах для энерготехнологических установок электростанций экономически не оправдывается. [c.103] Наиболее полные и детальные исследования процессов газификации мазутов выполнены Всесоюзным институтом нефтяной промышленности (ВНИИ НП) совместно с Институтом высоких температур АН СССР и Институтом горючих ископаемых (ИГИ). Во ВНИИ НП исследования проведены на опытно-промышленной установке производительностью 5—6 тыс. м газа в час. Газификация осуществлена при подаче воздуха, необходимого для процесса (на распыливание мазута). Результаты опытов показывают, что мазут почти полностью превращается в газ с теплотой сгорания 4550—5300 кДж/м . Сернистые соединения содержатся в нем главным образом в виде сероводорода. Особенностью процесса окислительной газификации является слабая зависимость состава газа, расхода воздуха, теплоты сгорания газа и других показателей от давления газификации в интервале до 2 МПа. Эта особенность окислительной газификации подтверждается также экспериментальными исследованиями ИГИ. [c.103] В ИГИ предложен способ газификации сернистых мазутов в виде водомазутных эмульсий, позволяющий значительно уменьшить образование сажи в процессе. Так как температура кипения воды значительно ниже температуры кипения мазута, то при нагревании эмульсии, представляющей собой мелкодисперсные частицы воды, окруженные пленкой мазута, сначала выкипает вода и разрывает мазутные оболочки. Этим значительно интенсифицируется процесс распыления мазута и смешения его с воздухом [201. [c.104] В расчетах промышленных установок важное значение имеют термодинамические расчеты процессов газификации сернистых мазутов, выполненные в ИГИ. Полученный в результате расчетов состав продуктов газификации соответствует состоянию термодинамического равновесия. Методика расчетов, предложенная ИГИ, основана на использовании термодинамических закономерностей химических процессов и позволяет оценить возможный предельный результат процесса при различных температурах, давлениях и различном соотношении исходных реагентов — мазута, кислорода, водяного пара и др. Выполненные термодинамические расчеты в интервале температур процесса газификации от 1000 до 2000 К, давлений от 0,1 до 10,0 МПа, коэффициента расхода кислорода а = 0,18- 0,83 и относительного расхода пара Р = 0,5- 2,16 позволяют установить оптимальные условия образования основных горючих компонентов газа, границы выделения элементарного углерода в виде сажи, а также количество и состав газообразных сернистых соединений. Введение в мазут в качестве катализатора соли нитрата кальция Са(ЫОз)г перед его газификацией в количестве 0,1% позволяет уменьшить сажевыделение более чем в два раза по сравнению с газификацией без катализаторов. [c.104] На основе проведенной опытно-промышленной отработки и оптимизации параметров процесса газификации мазутных эмульсий в расчетах промышленных установок за исходные можно принимать показатели этого процесса, приведенные в табл. 4-1. [c.104] Приведенные в табл. 4-1 данные являются оптимальными для мазута, содержащего следующие элементы (в %) С — 84,4 Н — 11,4 N — 0,3 Ог — 0,2 S — 3,7 А — 0,14 при Q = 39600 кДж/кг. [c.104] Характеристики процессов газификации сернистых мазутов, производимой по методу ВНИИ НП и по методу ИГИ, оказываются близкими между собой. Однако в продуктах газификации по методу ИГИ содержание сажи почти в два раза меньше, что в значительной степени упрощает систему их очистки. Опыты показывают, что концентрация и размер сажистых частиц зависят от состава топлива, коэффициента расхода воздуха, конструкции горелочных устройств, качества приготовления эмульсии и т. п. [c.104] Газификации подвергается мазут марки М-100 с отношением С/Н — 8,0 и содержанием серы 1,7 —2,4%. Производительность газогенерирующей части установки во всех oпьfтax постоянна и составляет 0,255 кг/с по газифицируемому мазуту. Газификация мазута проводится на паровоздушном дутье при давлении, близком к атмосферному, с интенсивностью процесса до 0,8 кг/м с и тепловым напряжением реакционного объема газификационной камеры до 14 МВт/м . Расход пара составляет от 0,14 до 0,2 кг на 1 кг мазута. Температура подогрева воздуха — 270—290° С. Коэффициент расхода воздуха в газогенераторе а изменяется от 0,33 до 0,54. [c.105] Работа газогенератора при малых значениях коэффициента расхода воздуха (а 0,35) оказывается неустойчивой самопроизвольно снижается температура процесса газификации, наблюдается интенсивное коксообразование в газификационной камере и недопустимый разогрев корпуса газогенератора. [c.105] Вернуться к основной статье