При сжигании некоторых сортов каменного угля и мазута содержание окислов серы в продуктах сгорания столь велико, что необходимо использовать специальные меры для его уменьшения. Эти методы называются десульфуризацией. Десульфуризация может быть

Рис. 26.1. Золоуловители ТЭС и котельных: а — осадительная камера; 6 — циклон; в — мокрый золоуловитель; г — матерчатый фильтр; д — электрофильтр; 7 — дымовые газы; 2 — очищенный газ; 3 — твердые частицы; 4 — вода; 5 — коронирующие электроды; 6 — осадительные электроды

осуществлена перед сжиганием топлива. Так, на нефтеперегонных заводах высококипящие фракции, входящие в состав мазута, подвергаются гидроочистке для удаления из них соединений серы. Природный газ в тех случаях, когда в нем велика концентрация серосодержащих компонентов, также подвергается очистке. Технологий десульфуризации твердых топлив до сжигания не существует. При необходимости предварительного удаления серы из твердого топлива его следует предварительно газифицировать, а затем очищать полученный газ, что не получило пока промышленного применения.

Десульфуризация возможна и непосредственно в процессе сжигания топлива в кипящем слое. В этом случае к балласту в слой добавляют известняк или доломит, которые, реагируя с окислами серы продуктов сгорания, образуют гипс и относительно безвредный углекислый газ. Применяются также технологии десульфуризации уходящих дымовых газов, например обработка их в скрубберах известковым «молоком». Все способы десульфуризации весьма капиталоемки и существенно удорожают стоимость эксплуатации котельной установки, в связи с этим она применяется только на крупных ТЭС. Отметим, что древесное топливо практически не содержит серы, и это еще один стимул для более широкого его использования.

Азот содержится в топливе и воздухе, поэтому в продуктах сгорания присутствуют его окислы. Известны следующие оксиды азота: N₂0, NO, N₂0₃, N0₂, N₂0₄, N₂0₅. Малоактивный и плохо растворимый в воде монооксид NO составляет 97—99% всех оксидов азота в продуктах сгорания. В атмосфере более половины монооксида до- окисляется до более токсичного диоксида N0₂. Сумму этих двух окислов обозначают NO_x.

Окислы азота образуются при сжигании топлива тремя механизмами: термические монооксиды образуются при окислении азота воздуха при температуре более 1300 °С; топливные NO_x образуются из азота топлива; быстрые NO_x образуются из азота воздуха в зоне фронта пламени. При температурах до 1300 °С доля топливных NO_x составляет около 90% от общего их количества.

Для уменьшения выбросов NO_x процесс горения следует организовать так, чтобы температура горения была возможно более низкой, а время пребывания продуктов сгорания в зоне высоких температур — возможно более кратким. С этой целью на мощных котлах применяют горелки со ступенчатой подачей воздуха, ступенчатое сжигание топлива, рециркуляцию дымовых газов, впрыск воды в ядро факела. Применение комплекса перечисленных мероприятий позволяет сократить выбросы на 90%. На котлах малой и средней мощности мероприятия по сокращению выбросов NO_x обычно не предусматриваются.

Дымовые трубы тэс

Весьма ответ­ственным устройством в системе охраны био­сферы от вредных выбросов ТЭС являются газоотводящие устройства - дымовые трубы. Природоохранные мероприятия в отношении уменьшения концентрации токсичных веществ включают две обязательные стадии - очистка в возможных пределах дымовых газов в газо­очистных устройствах ТЭС и последующее рассеивание остаточных вредностей за счет турбулентной диффузии в больших объемах атмосферного воздуха.

Минимально допустимая высота трубы h, при которой обеспечивается необходимое рас­сеивание вредных веществ для получения ре­гламентированных ПДК при нескольких тру­бах одинаковой высоты и наличии фоновой загазованности С_ф от других источников такой же вредности, рассчитывается по формуле:

Здесь А - коэффициент, зависящий от темпе­ратурной стратификации атмосферы для не­благоприятных метеорологических условий, определяющий условия вертикального и гори­зонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе.

М - количество вредного вещества на ТЭС, выбрасываемого в атмосферу, г/с. С учетом суммирования вы­бросов серы и азота:

F - безраз­мерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе.

n и m — безразмерные коэффициенты, учиты­вающие условия выхода газовоздушной смеси из устья выброса.

z — число одина­ковых дымовых труб.

- разность между тем­пературой выбрасываемых газов Т и средней температурой воздуха T_в, в качестве которой принимается средняя дневная температура самого жаркого месяца в 14 ч по летнему времени.

V — объем дымовых газов ТЭС, м³/с.

Скорость в устье дымовой трубы ω₀ выби­рается на основании технико-экономических расчетов, и обычно она лежит в зависимости от высоты трубы в следующих пределах:

Высота трубы, м: 120 150 180 240 330

Скорость газов на выходе, м/с: 15 - 25 20 - 30 25 - 35 30 - 40 35 - 45

Диаметр устья трубы находится по выражению:

В России дымовые трубы стандартизованы. Высота дымовых труб h выбирается с шагом 30 м из ряда 120, 150, 180, 210, 240, 270. 300, 330, 360, 390, 420, 450 м. Внутренние диаметры устья дымовых труб имеют следующие значения: 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8; 12,0; 13,8 м.

Рис. 7.2. Дымовая труба ТЭС:

1— калорифер; 2 — вентилятор: 3 — вентиляционный канал; 4 — железобетонный ствол; 5 — футе­ровка; 6 — вентиляционные окна; 7— помещение КИП; 8—фун­дамент