Теплотехническое оборудование

ЗАЩИТА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ

При сжигании топлива в котельных установках в продуктах горения при полном сгорании содержатся: диоксид углерода СОа, водяные пары Н20, азот Ы2, оксиды серы 502 (сернистый анги­дрид), Б03 (серный ангидрид) и зола. Кро*ме того, при высоких температурах в ядре факела происходит частичное окисление азота с образованием оксидов азота N0 и Ы02. При неполном сгорании топлива в продуктах горения могут появиться оксид углерода СО и даже метан СН4, а также канцерогенные вещества. Из церечисленных составляющих к числу токсичных относятся БОо, ЭОз, N0, N02 и мелкодисперсная зола.

За стандарт качества воздуха в СССР приняты предельные допустимые концентрации (ПДК) для различных токсичных ве­ществ. В табл. 6-Г приведены концентрации вредностей, выбрасы­ваемых котельными, предельные допустимые для населенных мест.

Предельная допустимая концентрация атмосферных загряз­нений устанавливается двух видов: максимальная разовая и сред­несуточная. Максимальная разовая концентрация характеризует качество атмосферного воздуха при отборе пробы его в течение 20 мин, а среднесуточная — в течение суток.

Для уменьшения вредных выбросов в атмосферу летучей золы в котельных устанавливаются золоуловители. Уменьшение вы­бросов сернистых соединений возможно осуществить путем очистки мазута на нефтеперерабатывающих заводах, непосредственно в ко­тельных до его сжигания и очистки дымовых газов от оксидов серы.

Очистка мазута от серы на нефтеперерабатывающих заводах требует больших капитальных затрат и поэтому практически, не применяется. Очистка мазута от серы непосредственно в котель-

Ных до его сжигания и очистка продуктов сгора­ния от оксидов серы прак­тически не применяются вследствие сложности уста­новок и больших капи­тальных затрат.

Оксиды азота весьма токсичны, они образуются вследствие окисления азо­та, содержащегося в топ­ливе и воздухе. Оксиды азота образуются при сжи­гании углей, мазута и при­родного газа. Для сниже­ния содержания оксидов азота в выбрасываемых в атмосферу продуктах сгорания необходимо подавлять образова­ние их в топочной камере котельных агрегатов.

Основными методами уменьшения количества оксидов азота, образующихся при сжигании различных топлив, являются: ре­циркуляция продуктов сгорания в топочную камеру, двухстадий­ное сжигание топлива, применение специальных горелочных устройств, подача воды и пара в зону горения, снижение коэффи­циента избытка воздуха в топке и температуры подогрева воздуха, сжигание топлива в низкотемпературном кипящем слое.

Рециркуляция продуктов сгорания в топочную камеру осу­ществляется специальным рециркуляционным дымососом, от­бирающим продукты сгорания с температурой 300—400 °С. Наи­больший эффект достигается при подаче продуктов сгорания в кольцевой канал вокруг горелок, а также при подмешивании их в дутьевой воздух перед горелками. Рециркуляция продуктов сгорания в топочную камеру применяется на энергетических котлах большой мощности. На промышленных котлах в связи с увеличением капитальных затрат и дополнительного расхода электроэнергии на собственные нужды рециркуляция продуктов сгорания не применяется.

При двухстадийном сжигании топлива в первичную зону горения подается воздух меньше, чем это теоретически необхо­димо (а — 0,80-т-0,95). Остальной воздух, необходимый для горе­ния, подается во вторичную зону, т. е. непосредственно в топочную камеру, через сопла, расположенные над горелками. Расположе­ние горелок в несколько ярусов по высоте топки позволяет осу­ществить промежуточный вариант, при котором горелки нижнего яруса работают с а < 1, а через горелки верхнего яруса подается только воздух. Так, испытания, проведенные на энергетическом котле, показали, что сжигание природного газа с подачей только воздуха через горелки третьего яруса позволило снизить содер»

Жание оксидов азота в уходящих газах вдвое. Двухстадийиое сжигание топлива может широко применяться на котлах адалой мощности без больших капитальных затрат. Однако для этого потребуется небольшая реконструкция существующих горелочных устройств.

Применение специальных горелочных устройств, позволя­ющих получить растянутый по длине топочной камеры факел, вочзможно только на котлах серии ДЕ, предназначенных для сжигания мазута и газа, так как они имеют достаточную по глу­бине топочную камеру.

Подача воды и пара в зону горения может использоваться на котлах небольшой мощности. Однако в настоящее время отсут­ствуют надежные данные об эффективности этого способа. Кроме того, ввод воды. или пара может ухудшить процесс горения, особенно в топочных камерах небольшого объема.

Снижение коэффициента избытка воздуха в топке является одной из эффективных мер по подавлению оксидов азота, однако требует совершенствования существующих горелочных устройств. В настоящее время имеется опыт работы энергетических котлов с коэффициентом избытка воздуха в топке 1,02—1,03 при сжига­нии природного газа и мазута.

Снижение температуры подогрева воздуха, особенно при ка­мерном сжигании твердого топлива, возможно в ограниченных пределах, так как может ухудшить процесс горения влажных топлив.

Рассмотрение различных способов снижения вредных выбросов в атмосферу позволяет рекомендовать следующие меры при экс­плуатации промышленных и отопительных котлоагрегатов:

Выполнять рекомендации по эксплуатации инерционных золо­уловителей, приведенные в § 5—6;

Производить наладку и испытания установленных золоулови­телей;

Поставлять в промышленные и отопительные котельные мало­сернистые мазуты, а также твердые топлива с малым содержанием серы;

Поддерживать оптимальный коэффициент избытка воздуха на выходе из топки путем наладки режима горения, а в случае необходимости осуществлять реконструкцию горелочных уст­ройств;

Систематически следить за плотностью топочной камеры, лик­видируя присосы воздуха в нее;

Внедрять двухстадийное сжигание топлива при компоновке горелок в несколько ярусов;

Снижать температуру горячего воздуха до минимальных зна­чений, обеспечивающих устойчивый режим горения;

Опробовать подачу воды или пара в количестве 5—10% в ядро факела;

Производить поверочный расчет высоты дымовой трубы в соот­ветствии с СН 369—74 с учетом дополнительных требований Минздрава СССР;

Определять содержание оксидов азота в продуктах сгорания при режимно-наладочных испытаниях.