Способ снижения вредных выбросов от топок с факельным сжиганием топлива

Изобретение относится к способу снижения выбросов от топок с факельным сжиганием топлива, включающему подачу адсорбента в топку и сбор отработанного адсорбента, отличающемуся тем, что подачу адсорбента производят в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне котла, в количестве 5-7% от расхода топлива. В результате достигается снижение выбросов в атмосферу вредных веществ, в частности окислов серы, а также повышение экономичности и надежности работы котельного агрегата. 1 пр.

 

Изобретение относится к способам очистки газов от вредных веществ, образующихся при сгорании как твердого, так и жидкого и газообразного топлива.

Известен способ снижения вредных выбросов, образующихся при сгорании топлива, включающий подачу природных цеолитов (клиноптилолита состава (Na₂K₂)·O·Al₂O₃·10SiO₂·8H₂O) внутрь котла в смеси с топливом перед сжиганием (см. патент РФ №2057165, МПК C10L 9/10, C10L 10/00, опубл. 27.03.1996).

Наиболее близким к заявляемому является способ снижения вредных выбросов при сжигании углей в топках с кипящим слоем, при котором угли сжигают совместно с предварительно загруженным инертным материалом, например песком или шамотом, с добавлением природных цеолитов в качестве присадки для снижения выбросов вредных веществ, в частности оксидов серы (см. патент РФ №2421505, МПК C10L 10/00, опубл. 20.06.2011, бюл. №17).

Недостатками известных способов снижения вредных выбросов является большой расход адсорбента, а также снижение экономичности работы котельного агрегата из-за увеличения балласта топлива за счет добавления присадки.

Техническим результатом изобретения является снижение выбросов в атмосферу вредных веществ, в частности окислов серы, а также повышение экономичности и надежности работы котельного агрегата.

Результат достигается тем, что способ снижения вредных выбросов от топок с факельным сжиганием топлива, включающий подачу адсорбента в топку и сбор отработанного адсорбента, отличается тем, что подачу адсорбента производят в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне котла, в количестве 5-7% от расхода топлива.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что производят непрерывную подачу адсорбента в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне котла, в количестве 5-7% от расхода топлива.

Во время работы котла производят непрерывную подачу адсорбента (природных цеолитов, глинозема, золы) в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне котла, с помощью, например, устройств системы дробеструйной очистки поверхностей нагрева либо прямым его вдуванием в опускную шахту котла, а также за счет устройств перечисленной системы производят сбор отработанного сорбента и вывод его из цикла газоочистки.

За счет поглощения доли содержащихся в дымовых газах паров серной кислоты H₂SO₄ одновременно со снижением концентрации SO₂ и SO₃ в продуктах сгорания происходит снижение температуры точки росы дымовых газов. При этом становится возможной работа котельного агрегата с более глубоким охлаждением продуктов сгорания на выходе, что позволяет повысить надежность работы воздухоподогревателей (происходит снижение вероятной скорости коррозии в зоне температур 80-120°С). Кроме того, понижение температуры точки росы дымовых газов в реальных условиях позволяет повысить экономичность котла по сравнению с работой в обычном режиме (без использования предлагаемой технологии).

Во время непрерывной подачи адсорбента в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне и проходящие по опускной шахте котла, создаются оптимальные термохимические условия для адсорбента по поглощению вредных выбросов и становится более продолжительным контакт адсорбента с продуктами сгорания. В условиях предлагаемого способа снижения вредных выбросов от топок с факельным сжиганием топлива возможно использование различных сухих адсорбентов, таких как природные цеолиты, глиноземы, зола. При этом не происходит снижения температуры дымовых газов на выходе из топки, следовательно, не нарушается номинальный (базовый) режим работы котла.

Способ осуществляется следующим образом.

После пуска котла и достижения им рабочих параметров производят непрерывную подачу адсорбента (природных цеолитов, золы, глинозема) в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне котла, оптимальное количество которого в частном случае использования какого-либо определенного адсорбента определяется из условия экономического минимума издержек, сопутствующих реализации способа:

$$\{\begin{array}{l}\underset{И\to \min }{b^{opt}=\lim f(И)}\\ И=f({И}_1)+f({И}_2)+f({И}_3)+C\end{array}$$

где b^opt - оптимальный по условиям технико-экономической оценки относительный расход адсорбента;

И - суммарные издержки метода, руб./год;

f(И₁) - расходы на топливо;

f(И₂) - затраты на адсорбент, подаваемый в конвективную шахту котла;

f(И₃) - плата за выброс оксидов серы, которая зависит от расхода адсорбента;

Перечисленные слагаемые суммарных издержек являются функцией от расхода адсорбента;

С - эксплуатационные затраты.

Пример. На котле БКЗ-220-100Ф3 с факельным сжиганием использовался уголь Харанорского месторождения ( $$Q_{н}^{р}\approx 12$$ МДж/кг (2000 ккал/кг), W^р≈40%, A^р≈8,6%, S^р=0,3%). Дымовые газы подвергались очистке от вредных выбросов с помощью природного цеолита (клиноптилолит состава (Na₂K₂)·O·Al₂O₃·10SiO₂·SH₂O), который подавался в конвективную шахту через систему дробеструйной очистки поверхностей нагрева. Расход природных цеолитов поддерживался на уровне 5% от расчетного расхода топлива на номинальном режиме работы котла.

В результате этого было достигнуто снижение валового выброса оксидов серы на 49% (со 149,2 г/с до 76,5 г/с), повышение КПД-брутто котла на 0,83% (с 90,87% до 91,7%), снижение расхода топлива на 0,15 кг/с (с 16,21 кг/с до 16,06 кг/с), снижение температуры уходящих газов на 13°С (со 159°С до 146°С).

Таким образом, можно сделать вывод, что изобретение позволяет снизить выбросы окислов серы на котлах, сжигающих как твердое, так и жидкое и газообразное топливо, а также повысить надежность и экономичность работы котла за счет снижения расходов на очистку и работу котла в связи с сокращением расходов на цеолиты и топливо.

Способ снижения вредных выбросов от топок с факельным сжиганием топлива, включающий подачу адсорбента в топку и сбор отработанного адсорбента, отличающийся тем, что подачу адсорбента производят в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне котла, в количестве 5-7% от расхода топлива.