Основы современной малой энергетики

Оценка затрат и оптимизация технических решений, применяемых для снижения концентрации NOХ в дымовых газах энергетических котлов

В международной и отечественной практике принято вести раздельный анализ капитальных затрат на мероприятия по снижению выбросов в атмосферу, отнесенных на 1 кВт установленной мощности ТЭО, и эксплуатационных расходов, отнесенных на 1 т уменьшения выброса вредного вещества.

Наибольший интерес представляют удельные капитальные затраты на мероприятия по снижению выбросов NОX в атмосферу, отнесенные на 1 кВт установленной мощности (табл. 4.1). Как видно из таблицы, реализация режимно-технологических мероприятий сопровождается существенно меньшими капитальными затратами по сравнению с использованием различных методов азотоочистки. Из данных таблицы также следует, что реализация в настоящее время мероприятий по защите атмосферы от выбросов NОX на базе отечественных оборудований и технологий позволяет в 2-3 раза снизить капитальные затраты по сравнению с использованием зарубежного оборудования.

Однако для технико-экономического анализа эффективности различных мероприятий по сокращению выбросов оксидов азота необходимо все затраты свести к единому критерию. Для этой цели выбран метод приведенных затрат. При этом принималось во внимание, что исходной является концентрация NО, в уходящих газах при стехиометрическом сжигании топлива в котле с вихревыми горелками, и что средства подавления образования NОХ в котле отсутствуют. Для каждого типоразмера парового котла на выбранном виде топлива определялись приведенные затраты на те или иные мероприятия по уменьшению выбросов оксидов азота. Далее предлагалось построить кривые приведенных затрат в зависимости от степени снижения концентрации оксидов азота. По этим кривым можно найти оптимальный вариант снижения концентрации NОX. Оптимальным считается вариант, при котором либо затраты минимальны при равном снижении концентрации, либо снижение концентрации наибольшее при равных затратах.

Затраты на мероприятия учитывали стоимость дополнительных материалов и оборудования и его монтаж, кроме того, уменьшение КПД котла и рост расхода энергии на собственные нужды. Из этого можно сделать следующие выводы:

1) наименьшие затраты могут быть при ступенчатом сжигании с распределением топлива, обеспечивающим снижение концентрации NОХ до 38 %;

2) установка новых горелок или рециркуляция продуктов сгорания с помощью дымососов рециркуляции газов, что дает снижение NOX до 50 %;

3) следующим по эффективности способом является комбинация ступенчатого сжигания с перераспределением воздуха и рециркуляцией газов, что дает снижение концентрации NOX до 70 %;

4) снижение выходной концентрации NOX до 125 мг/м3, регламентированной ГОСТ, возможно только при использовании комбинации трех первичных мероприятий (1-2-3) и (2-3-5), в основе которых лежат ступенчатое сжигание, рециркуляция и использование горелок с пониженным образованием оксидов азота;

5) установка СКВ в сочетании с одним из первичных методов обеспечивает нормативный уровень очистки дымовых газов, однако, при этом уровень затрат существенно возрастает (не менее чем в 5 раз).

Таблица 4.1

Удельные капитальные затраты на снижение выброса NОХ

в атмосферу (по данным ВТИ)

На основании технической литературы приводятся данные о росте эффективности природоохранных технологий, применяемых на угольных ТЭО в США, за период их освоения с 1960 по 1987 г. Эти технологии позволяют более чем на 99 % очищать дымовые газы от золовых частиц, на 97 % от оксидов серы, на 65–70 % от оксидов азота, на 75–80 % от водяных паров. Полезное использование золошлаков доведено до 28 %.

Как видно из анализа данных, расходы на очистку выбросов и удаление отходов тепловых электростанций в процентах от общей стоимости станции возрастали параллельно с ростом доли сокращения выбросов и отходов. Стоимость систем по защите окружающей среды от загрязнения, которые установлены в соответствии с требованиями государственных органов в США, составляет от 30 до 40 % общей стоимости энергообъекта.