ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экологические преимущества кипящего слоя из "Расчеты аппаратов кипящего слоя" При этом образуется безвредный практически нерастворимый в воде гипс, который удаляется из топки вместе с золой и не доставляет неприятностей при его хранении в золоотвалах (не вымывается дождем и грунтовыми водами). Хотя в реакции (4.26) участвует кислород, величина коэффициента расхода воздуха (по крайней мере при ав 1,17) не влияет на степень связывания 802 [28]. [c.222] По данным всех исследователей [29, 30], наибольшая степень связывания серы обычно наблюдается в температурном диапазоне 800—900°С (рис. 4.17). При меньших температурах уменьшается скорость реакции, при более высоких гипс начинает разлагаться. Именно это обстоятельство (плюс опасность шлакования при более высоких температурах) и определяет температурный режим сжигания в так называемом. низкотемпературном кипящем слое. [c.222] Угли мельче 1,5 мм / — содержание серы в угле 2,25 % 2 — 2,05 % 3 — 0,6 % 4 — части цы угля (S=2,5 %) и известняка мельче 0,15 мм 0 = 1, -т- 1,2, ij =800° , ai=0,6 м/с. [c.223] В процессе протекания реакции (4.26) на внешней поверхности частиц и на поверхности их внутренних пор образуется новая фаза, препятствующая диффузии газов к СаО, а иногда и закрывающая доступ газам в поры. Поэтому для связывания не менее 80—95 % SO2 необходимо, особенно в промышленных установках, иметь 2—3-кратный избыток кальция по сравнению со стехиометрией реакции (4.26). Как видно из рис. 4.18, при уменьшении размера частиц угля и известняка степень,связывания возрастает, однако при этом обычно приходится уменьшать и скорость ожижающего воздуха, т. е. тепловыделение на единице площади решетки. [c.223] При мольном отношении a/S в загружаемом в слой материале, равном 2,5, на тонну угля с содержанием серы 1 % требуется добавить 80 кг известняка, т. е. каждый процент серы вынуждает добавлять к углю примерно 10 % золы . [c.223] Пример 4.4. Кизеловский уголь с зольностью в рабочем состоянии 31 % и содержанием общей серы 6,1 сжигают в КС. Пользуясь кривой для точек 1 на рис. 4.18, определить расход известняка, необходимый для связывания 80 % серы в виде aS04. Рассчитать концентрацию SO2 в продуктах сгорания при в = 1,4 и увеличение количества образующейся золы. [c.223] В лабораторных исследованиях концентрацию N0 измеряют в % (об.) или ррт (миллионных долях). Если содержание NO2 не пересчитывают на другое значение ав, то I % = Ю ррт = = 20,5 г/мз. [c.224] Основное количество оксидов азота в топках с КС образуется при окислении части азотистых соединений органической массы угля. Это так называемые топливные оксиды азота. Выход термических (образующихся путем окисления азота воздуха) и быстрых оксидов [32] в низкотемпературном КС невелик. [c.224] На рис. 4.19 приведено изменение концентраций N0 (практически N0) по высоте в опытной установке площадью 0,35 X X 0,35 м2, в которой сжигался уголь, содержащий 24 % тонкой фракции (О—0,5) мм и 3—5% грубой ( 10 мм) в слое шамотного наполнителя средним размером частиц 2,35 мм. При ав = = 1,08 по расходам (без учета q ) ав по составу газа составлял 1,36-1,4. [c.225] В работе [36], выполненной в установке площадью 0,3 X 0,3 м2, обнаружено влияние крупности топлива на выход N0 и места его ввода в слой частиц песка размером 0,5—1,0 мм, ожижаемых со скоростью 1 м/с. При подаче в слой высотой 0,6 м частиц угля (Vdaf = 36Д 0/ мельче 6 мм пневмотранспортом на высоте 75 мм от газораспределительной решетки выход N0 был примерно в 2 раза выше, чем при сжигании крупного угля (6—16 мм), который загружали сверху на слой высотой 0,25 м (400—650 ррт вместо 300—380 ррт при /кс = 750 Ч-850 °С), несмотря на то, что в первом случае а = 1, а во втором а = 1,8. [c.226] В [32] отмечается, что выход топливных оксидов азота растет пропорционально квадрату концентрации кислорода в продуктах сгорания. [c.226] Наконец, обнаружено увеличение выхода N0 и, соответственно, степени перехода азота топлива в N0 с увеличением высоты слоя. Авторы [36] подчеркивают, что высота слоя и место загрузки топлива сильнее влияют на степень превращения азота в N0, чем содержание азота в топливе. [c.227] Если при сжигании в кипящем слое много меньше единицы, то свободного кислорода в продуктах сгорания нет. В этом случае азотсодержащие соединения топлива реагируют с углеродом, СО, Нг и другими углеводородными газами с образованием молекулярного азота. Константа равновесия реакции 2N0 + == = N2 + СО2 при характерных для КС температурах чрезвычайно велика (6,86-10 при 1000 К), т. е. равновесие этой реакции сильно сдвинуто вправо. Даже при максимальном содержании СО2 в продуктах сгорания, соответствующем ав=1, содержание N0 в равновесии с углеродом по указанной реакции при 1000 К составляет 10 г/м . Практически это означает, что углерод топлива (полукокс) вместе с СО и Н2 являются активными восстановителями оксидов азота. Особенно активным является только что образовавшийся ( in situ ) полукокс [37, 38], имеющий на поверхности много активных центров, возникших при разрушении структуры угля в процессе выделения летучих. Именно поэтому в продуктах сгорания углей (и особенно полукокса, в котором мало летучих) с в С 1 оксиды азота практически отсутствуют 39]. [c.227] Из сказанного следует, что уголь целесообразно сжигать в КС при недостатке воздуха в зоне первичного взаимодействия углерода и летучих с воздухом. При этом азот выделяется из азотсодержащих соединений угля (и особенно его летучей части) в виде N2, а не N0. [c.227] В целом сжигание топлив в КС чаще всего позволяет получить концентрацию N0 в уходящих из слоя газах, не превышающую предельно допустимого содержания по нормам для строящихся крупных энергетических установок (0,8 г м при Со, = 6% для угольных котлов в Японии 140], 270 г на 1 ГДж выделившейся при сгорании теплоты в США, что эквивалентно около 500 ррт или 1 г/мз при С02 — 3 % [34]). В СССР ПДВ для ТЭС официально пока не установлены, загрязнение атмосферы оценивается по ПДК. [c.227] Пример 4.5. Оценить выход N0 при сжигании кизеловского угля в КС с температурой 927°С. [c.227] Вернуться к основной статье