CC BY
6
ИЗ ПРАКТИКИ
25= =
УДК 614.72:[662.613.5:в21.311
ОГРАНИЧЕНИЕ ВЫБРОСА В АТМОСФЕРУ ВЛАГИ ПРИ СЖИГАНИИ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ И МАЗУТА В ТОПКАХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
М. Л. Поляк
Кафедра паровых котлов Одесского политехнического института
В свое время Комитет по науке и технике при Совете Министров СССР поручил ряду институтов и производственных организаций страны выполнить в 1964—1968 гг. тему-задание, касающуюся создания технологии гидротранспорта угля на большие расстояния и сжигания обводненных углей в виде водоугольных суспензий. Выполнение этой темы координируется Институтом горячих ископаемых. Тема-задание охватывает вопросы приготовления, классификации, сгущения, хранения, гидротранспорта и сжигания водоугольных суспензий. Что касается вопросов, связанных с выбросом в атмосферу отходов производства, таких как зола, влага, сернистый ангидрид (БОг), то их разработка темой не предусмотрена. Очевидно, считают, что очисткой газов должны заниматься специализированные научно-исследовательские организации — НИИОГАЗ и Гипрогазоочистка. С этим нельзя согласиться, так как сочетание 3 видов загрязнений — золы, воды и БОг — представляет собой одну из особенностей сжигания водоугольных суспензий, высоковлажных молодых углей, мазутов и торфа, а также осуществления перспективной схемы парогазового цикла, что в свою очередь требует специальных исследований.
В СССР разработаны нормативы максимально допустимых загрязнений воздуха различными веществами, в том числе летучей золой, сажей, БОг, аэрозолями серной кислоты (НгБОч). Однако какие-либо ограничения выброса в атмосферу водяных паров отсутствуют. Очевидно, еще недавно в этом не было необходимости. При резком же увеличении влажности газов в сочетании с БОг и золой, а также повышении единичной мощности оборудования такая необходимость возникает.
Концентрированный выброс в атмосферу водяных паров совместно с топочными газами может оказаться весьма большим (например, типовая ГРЭС мощностью 2400 Мвт, работающая на водоугольной суспензии высокозольного угля марки АШО £-3750 ккал/кг должна выбрасывать в дымовую трубу примерно 1370 т влаги в час). При подсушке газов (путем охлаждения и концентрации паров, а также механической сепарации капель) количество выбрасываемой влаги и поглощенной ею мелкодисперсной золы можно резко сократить.
Концентрированный выброс в атмосферу воздуха паров воды с дымовыми газами может вызывать некоторые вредные последствия. Ввиду быстрой конденсации этих паров в холодную погоду образуется густой туман на высоте дымовой трубы; кроме того, повышается постоянная влажность атмосферы на значительной территории, вытянутой в направлении преобладающего движения воздуха. Выбрасываемый из трубы золовой унос в виде мелких частиц является своего рода центром конденсации водяных паров, вследствие чего будет образовываться так называемый грязевой дождь. Рассеивание в пространстве пыли окажется затруднительным и даже невозможным. В морозную погоду будет отмечаться повышенное инееобразование, повышается коррозия незащищенных поверхностей металла, что приносит вред народному хозяйству. При сжигании топлива, имеющего в своем составе серу и образующего высоковлажные газы, получается серный ангидрид (БОз) и БОг- Первый из них, соединяясь с водой, образует серную кислоту (Н2504), которая хорошо улавливается в мокром золоуловителе. Что касается БОг, то он мало растворяется в воде из-за относительно малого его содержания в парогазовой смеси. По этой причине БОг в большом количестве ьы-брасывается в атмосферу. Его улавливание с технико-экономической точки зрения еще-
не решено в промышленном масштабе, и по этой причине обычно ограничиваются эффективным рассеиванием загрязнений на большой высоте путем строительства высоких дымовых труб.
После выброса в атмосферу наблюдается окисление БОг в Б03, особенно в период туманов или при выделении парогазовых смесей. Реакция происходит с помощью катализаторов, роль которых выполняют твердые частицы золы. При охлаждении дымовых газов БОз, соединяясь с водой, образует мельчайшие капельки кислоты (так называемые аэрозоли), поступающие в атмосферу. Таким образом, образованию аэрозоля Н2БО.( способствует наличие частиц золы и влаги. Очевидно, уменьшение выброса частиц золы и влаги при том же количестве выбрасываемого Б02 сокращает образование аэрозолей Н2БО<. В связи с этим возникает необходимость ограничения выброса влаги в атмосферу при сжигании сернистого топлива в зависимости от количества выбрасываемой золы.
Большое влияние на степень загрязнения атмосферы на уровне земли Б02 оказывает так называемая почвенная инверсия, связанная с нагревом поверхности земли днем и охлаждением ее ночью. Явление инверсии обусловлено образованием неподвижного слоя воздуха, не допускающего дымовые газы в нижние слои атмосферы. В неподвижном слое газов создаются более благоприятные условия для образования аэрозолей серной кислоты.
По-видимому, наиболее правильным в очистке влажных газов от загрязнений является сочетание улавливания БОг, золы и влаги. Если поглощение Б02 технико-экономически себя не оправдывает (по существующей методике подсчета), то осушение газов и повышение степени золоулавливания при частичном поглощении БОг могут обеспечить значительное снижение токсичности газов, выбрасываемых в атмосферу. При осушении большого количества топочных газов, выбрасываемых мощной ГРЭС, выделяется много влаги. Достаточно сказать, что примерно 75—85% влаги выделяется при охлаждении газов, полученных во время сжигания высоковлажного топлива и мазута в случае охлаждения их до 40°. Выделившаяся влага, а также вода, расходуемая в мокрых золоуловителях, адсорбируют 10—15% Б02, содержащегося в газах, что в свою очередь загрязняет сбрасываемую воду. Для устранения сбрасывания загрязненной воды необходимо ее нейтрализовать: выделить растворенный в ней Б02, что может сопровождаться образованием Н2Б04 в промышленном масштабе.
Группа болгарских ученых (Я. Якимов, Н. Тодориев и М. Иовчев) исследовала возможности использования мокрых золоуловителей типа МП ВТИ для очистки газов от сернистого ангидрида. В 1934 г. во Всесоюзном теплофизическом институте (В. П. Александров и соавторы) также изучали поглощение водой Б02, но получили отрицательные результаты, так как ставилась задача почти полного улавливания Б02. В мокрых золоуловителях типовой конструкции при использовании ряда сортов угля добились значительного улавливания окислов серы (Д. А. Бурсаковский). Некоторые данные приведены в таблице.
Обычно мокро-прутковые золоуловители конструктивно мало пригодны для поглощения Б02, так как поверхность контактирования газов с каплями воды чрезвычайно невелика. Осушение топочных газов сопровождается значительным выделением тепла низкого потенциала, которое можно использовать для выделения из воды Б02 в концентрированном виде или других нужд. Охлаждение горячей воды, освобожденной от растворенных газов, не таит в себе опасности загрязнения атмосферы, если только пары воды не будут контактировать с газами, уходящими из котлов. Это обстоятельство указывает на то, что при строительстве ГРЭС взаимное расположение во-доохладительных установок и дымовых труб должно быть предусмотрено с учетом изложенного выше. Повышение мощности ГРЭС, сжигающей суспензии и мазут или работающей на парогазовом цикле, увеличит концентрацию выброса загрязнений в атмосферу; в связи с этим ограничение выброса влаги в атмосферу окажется неизбежным.
В заключение хочется отметить, что для случаев, изложенных выше, следует разработать научно обоснованный метод выбора критериев ограничения выброса влаги в атмосферу с дымовыми газами, содержащими окислы серы и золу.
Л ИТЕРАТУРА
Якимов Я., Тодориев Н., Иовчев М. Электроэнергия. София, 1963, № 9, с. 2. — Бурсаковский Д. А. Электростанции, 1965, № 3, с. 29.
__Поступила 16/1Х 1966 г.
Уголь Содержание окислов в % (по объему^ серы
до мокрых золоуловителей после мокрых золоуловителей
Черемховский Челябинский бурый бо2 4,1 0,8 Б03 3,1 0,8 бог 3,2 0,5 Б03 2,1 0.2
4 Гигиена и санитария, № 10
97
