Регистрация / Вход
Прислать материал

14.583.21.0004

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.583.21.0004
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф.Горбачева"
Название доклада
Разработка эффективной технологии снижения содержания оксидов серы и азота, а также ртути, в дымовых газах тепловых электростанций угольной генерации
Докладчик
Тайлаков Олег Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целями проекта являются:
- разработка комплексной технологии эффективной очистки дымовых газов тепло- и электростанций, работающих на угольном топливе, от оксидов серы и азота, а также от ртути;
- разработка и испытание в полупромышленных условиях элементов пилотной установки, обеспечивающей эффективное снижение содержания ртути и оксидов серы и азота в газовых выбросах угольных тепловых электростанций.
Проект направлен на решение задачи повышения роли угля в топливно-энергетическом балансе Российской Федерации посредством существенного снижения техногенной нагрузки на окружающую среду тепловых электростанций угольной генерации за счет снижения содержания вредных веществ (оксидов серы и азота, а также ртути) в их дымовых выбросах.
Актуальность и новизна исследования
Очистка дымовых газов тепловых электростанций, работающих на угольном топливе, от оксидов серы и азота, а также иных загрязнений в настоящее время является важной научно-технической проблемой, решение которой связано с экологически безопасной выработкой тепловой и электрической энергии. Во многих странах современные нормы проектирования вновь вводимых в эксплуатацию угольных тепловых электрических станций требуют создания очистных сооружений для извлечения оксидов серы, азота, а в некоторых странах и ртути из образующихся дымовых газов. Действующие угольные ТЭС из всех антропогенных загрязнителей улавливают только некоторое количество золы (посредством фильтров). Все же остальные загрязнители, такие как NOx, SO2, SO3, ртуть выбрасываются в атмосферу. Новизна исследования заключается в использовании комплексной технологии для снижения концентрации вредных веществ, которая основана на применении сероочистки на стадии горения угольного топлива, каталитического метода очистки газовых выбросов электростанций от оксидов серы и азота, а также сорбционного метода очистки дымовых газов. Для обоснования возможности использования этих подходов впервые совместно исследованы:
- процессы очистки газовых выбросов от SOx и NOx на экспериментальных стендах и влияние скорости движения газов, состава катализатора на эффективность этих процессов;
- влияние выбранных образцов серопоглощающих агентов (СПА) на горение и на процессы перехода серы из горючего вещества топлива в газообразную (дым) или конденсированную (зола, шлак) фазы.
Описание исследования

В рамках проекта выполнены следующие работы: разработаны эффективные катализаторы и абсорбенты, обеспечивающие значительное снижение содержания оксидов серы и азота, а также ртути в дымовых газах тепловых электростанций угольной генерации; проведены экспериментальные исследования влияния выбранных образцов серопоглощающих агентов (СПА) на горение и процессы перехода серы из горючего вещества топлива в газообразную  или конденсированную  фазы; создана пилотная установка для очистки дымовых газов угольных электростанций от загрязнений, включающая использование  трех различных способов   устранения вредных веществ из дымовых  выбросов, а именно:  а) метода сероочистки на стадии горения угольного топлива; б) каталитического метода очистки газовых выбросов электростанций от оксидов серы и азота;  в) сорбционного метода очистки дымовых газов от указанных соединений;  наработана партия катализаторов для проведения испытаний пилотной установки; разработана программа и методика экспериментальных испытаний пилотной установки; разработан технический регламент на проведение испытаний пилотной установки в полупромышленных условиях; проведены испытания пилотной установки по очистке дымовых газов угольных электростанций от загрязнений в полупромышленных условиях; разработано техническое задание на проведение ОКР по разработке типоразмерного ряда установок очистки дымовых газов ТЭС, работающих на угле, от токсичных компонентов (NOx,  SOx, ртути).

Результаты исследования

Определены оптимальные условия протекания процесса каталитической очистки дымовых газов, а также оптимальный состав катализаторов, а именно:

1. Для процесса DeNOx - температура реакции 300-350ºС, соотношение NH3/NO =1, скорость газовых потоков 5000-15000 ч-1. Результаты экспериментов показали, что наиболее эффективны в процессе селективного каталитического восстановления (СКВ) оксидов азота аммиаком блочные катализаторы: Fe-Cr-Zn, прокаленный при 700ºС, и этот же катализатор, модифицированный медью - Cu/Fe-Cr-Zn, прокаленный после модифицирования при 500ºС. При объемной скорости 5000 ч-1 все катализаторы на 100% очищают газовые выбросы от NOx.

2. Для процесса DeSOx - температура реакции 600ºС, соотношение 25% CO + 75% Н2, скорость газовых потоков 1000-1500 ч-1. Результаты экспериментов позволили установить, что так же, как и в процессе СКВ оксидов азота, в процессе DeSOx наиболее эффективны блочные катализаторы: Fe-Cr-Zn, прокаленный при 700ºС, и этот же катализатор, модифицированный медью - Cu/Fe-Cr-Zn, прокаленный после модифицирования при 500ºС. Эффективность очистки возрастает при снижении скорости газового потока и достигает 83% при скоростях 1000-1500 ч-1;

Экспериментально установлено, что метод ввода СПА в топочное пространство котла в составе водоугольного топлива (ВУТ) позволяет равномерно распределить сравнительно небольшое количество серопоглощающего агента в большом объеме зоны горения топлива и тем самым обеспечить максимальную степень его использования. Кроме того, исследованиями установлено, что применение технологии вихревого сжигания ВУТ еще более усиливает эффект максимально возможного равномерного распределения СПА в зоне горения, а это в свою очередь повышает эффективность его применения.

Результаты проведенных испытаний пилотной установки для очистки дымовых газов тепловых электростанций угольной генерации от оксидов азота и серы, а также от ртути в полупромышленных условиях следует охарактеризовать как успешные.  Тем самым можно констатировать достижение поставленных перед проектом целей, заключавшихся в разработке эффективной технологии очистки дымовых газов угольных электростанций от оксидов азота и серы, а также от элементарной ртути. Достигнутая при использовании созданной пилотной установки степень улавливания названных загрязнений соответствует заявленным в Техническом задании проекта требованиям к очистке дымовых газов.

Практическая значимость исследования
Практическое использование разработанной в процессе выполнения проекта технологии очистки дымовых газов угольных электростанций от оксидов серы и азота, а также от элементарной ртути позволит существенным образом снизить техногенную нагрузку на окружающую среду. Потенциальными потребителями полученных результатов работ по проекту являются тепловые и электростанции, использующие в качестве энергетического сырья уголь. Результаты работы в первоочередном порядке могут быть внедрены на нескольких крупных ТЭС Кемеровской области – региона, энергогенерирующие производства которого работают преимущественно на угле. Следует ожидать, что полученые результаты в своем развитии и последующем внедрении в производство окажут влияние на повышение энергетической безопасности Российской Федерации и будут способствовать сохранению в структуре топливно-энергетического баланса страны использование угольного топлива.