ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оксиды азота и углерода, 3,4-бензпирен из "Безотходное производство в нефтеперерабатывающей промышленности" Организуя ступенчатое горение топлива и взаимодействие факельных горелок друг с другом так, чтобы оксиды азота из зоны В одной горелки попадали в зону А смежной, можно сократить зону эмиссии. Подобный эффект имеет место при подборе конструкции и оптимальном расположении горелок. Например, при фронтовом и подовом расположении горелок с коаксиальными форсунками, позволяющими сжигать топливо в тонкой конической струе, при полном смешении топлива с воздухом внутри горелки в атмосферу выбрасывается не более 300 мг/м оксидов азота (при сжигании сернистого мазута). При использовании японских горелок с рассеянным факелом, испытанных на паровых котлах силовых установок, выброс оксидов азота (расход мазута при двухступенчатом сжигании 4 т/ч) составлял 80 мг/м (паровое распыление) и 100 мг/м (механическое) против 170—180 мг/м при сжигании топлива в обычных горелках. [c.38] С увеличением температуры, из- ю бытка воздуха и времени пребы- I вания в высокотемпературной зо- не снижается недожог топлива и Й связанный с ним выброс токсич- ных веществ, а эмиссия оксидов азота увеличивается. Следова-тельно, подавляя образование оксидов азота, необходимо предотвращать образование других токсичных веществ, имеющих противоположную зависимость от условий горения топлива. [c.39] Ниже рассмотрены различные варианты подавления оксидов азота. [c.39] Снижение коэффициента избытка воздуха. Зависимость концентрации оксидов азота в дымовых газах от коэффициента избытка воздуха в топке Ст (см. рис. 2) имеет вид экстремальной функции в интервале ат=1,05—1,3. В то же время с увеличением т до значения, соответствующего максимальной концентрации оксидов азота, снижается концентрация 3,4-бензпирена, приближаясь к максимальной при ат=1. Отсюда выбор коэффициента избытка воздуха в указанных пределах должен обеспечивать минимальный суммарный токсичный эффект этих ингредиентов при их выбросе с учетом нагрузки печи по расходу топлива. По-видимому, такой оптимальный коэффициент избытка воздуха для нефтезаводских печей можно установить только экспериментально, учитывая конструктивные особенности и размеры печи, вид сжигаемого топлива и т. д. Поскольку от ост зависит и эффективность работы печи (ее к. п. д.), при его выборе должны учитываться и экономические факторы. Чем меньше т, тем меньше расход топлива и абсолютный выброс дымовых газов. Следовательно, с точки зрения охраны природы т целесообразно снижать до такого предела, когда рост удельных выбросов и их суммарный токсикологический эффект превысит снижение этого эффекта от сокращения расхода топлива. [c.39] Рециркуляция продуктов сгорания приводит к снижению максимальной температуры горения и выравниванию ее по длине факела из-за уменьшения скорости цепных реакций вследствие снижения концентрации реагирующих вешеств инертными газами. Эффект рециркуляции зависит от способа и места ввода рециркулирующих газов в топку. Рециркулирующие газы необходимо подавать в зону активного горения, а не в зону ак- . тивного окисления атмосферного азота. Причем следует иметь в виду, что при рециркуляции повышается вероятность образования канцерогенов, т. е. нужно найти некоторый оптимальный уровень рециркуляции. [c.40] Двухступенчатое сжигание топлива — подача воздуха в горелочные устройства в две ступени в первую ступень меньшей части воздуха и во вторую—большей. В первой ступени при ат 1 происходит газификация топлива, идущая при неполном его сгорании. Она связана с понижением температуры и получением газообразного топлива. Во второй ступени образовавшийся газ сгорает при ат 1, что приводит к уменьшению выхода оксидов азота примерно в два раза. Ступенчатое сжигание может представлять интерес и для одновременного снижения выбросов оксидов азота и канцерогенов. [c.40] Использование присадок, снижающих эмиссию оксидов азота или катализирующих реакцию их восстановления (при сохранении высокотемпературных условий сжигания топлива). Присадки можно подавать вместе с топливом или раздельно в любую из зон топки. Назначение присадок различно катализировать разложение оксидов азота, поглощать и рекомбинировать атомы кислорода, снижать температуру горения и др. При выборе присадок необходимо учитывать следующее они должны быть недорогими и применяться в возможно минимальных количествах, не должны усиливать образование других вредных продуктов горения топлива и разлагаться с образованием новых токсичных веществ их применение не должно ухудшать условия теплопередачи к нагреваемому продукту и вызывать коррозию труб. Кроме того, они не должны забивать поверхности нагрева печей, рекуператоры, дымоходы и затруднять очистку дымовых газов от диоксида серы. [c.40] Таким образом, содержание оксидов азота можно сократить в два четыре раза. Максимальное сокращение достигается при сочетании режимных и конструктивных методов с использованием присадок и катализаторов. Такой путь, вероятно, единственно приемлемый для трубчатых печей с невысокими дымовыми трубами и ограниченными возможностями конструктивных изменений. Снижение концентрации оксидов азота за счет очистки дымовых газов сложно, так как извлечь относительно малые концентрации оксидов азота из больших объемов дымовых газов затруднительно. Оксиды азота из дымовых газов мощных котельных установок экономически выгодно извлекать при содержании их в газовой смеси более 4% (об.). При меньшем содержании целесообразнее удалять их в атмосферу через высокие дымовые трубы. Приемлемыми могут быть процессы одновременной очистки газов от оксидов серы и азота. Такие процессы в настоящее время разрабатываются в ряде зарубежных стран, в частности, в Японии [14]. [c.41] В последнее время разработаны и другие способы. К иим относится метод избирательного каталитического восстановления аммиаком, основ1ное достоинство которого в том, что в результате получаются безвредный азот и вода и не образуются сточные воды. Недостаток процесса — сравнительно узкий интервал оптимальных температур (300— 400°С), снижение активности катализатора в присутстаии диоксида серы, твердых взвесей и забивка ими слоя катализатора (в настоящее время исследуются способы предотвращения этих недостатков). [c.42] Предложен также метод некаталитического восстановления, основанный -иа избирательном взаимодействии аммиака с оксидами азота с образованием азота воды при 900—1100 С. Этот процесс сравнительно прост в аппаратурном оформлении. [c.42] Выбор методов снижения образования оксидов азота в топливных агрегатах в каждом конкретном случае должен определяться технологическими и экономическими расчетами. [c.42] Подача воздуха в первую печь регулировалась вручную при помощи жалюзи форсуночного устройства без анализа состава дымовых газов, во вторую — с учетом данных газоанализатора. [c.42] Значительного сокращения содержания оксида углерода в дымовых газах можно также добиться при двухступенчатом сжигании топлива и применении специальных горелочных устройств. [c.43] Как видно из данных, приведенных в табл. 6, много оксида углерода поступает в атмосферу с термокаталитических установок, в которых катализатор регенерируется в результате выжига отложившегося на нем кокса. На некоторых заводах при высокой единичной мощности этих установок они могут явиться основными источниками выбросов оксида углерода. Учитывая, что в ближайшие годы в связи с углублением процессов переработки нефти каталитический крекинг получает широкое развитие, необходимо уделить серьезное внимание разработке мер по сокращению выброса оксида углерода с этих установок. [c.43] Для снижения концентрации оксида углерода в газах регенерации действующие блоки регенерации необходимо дооборудовать печами дожига отходящих газов с применением катализаторов окисления. Такие блоки дожига оксида углерода до диоксида в первую очередь следует сооружать на всех установках каталитического крекинга,. где выжигается много кокса (3,5— 5,5% на перерабатываемое сырье ). На некоторых зарубежных и отечественных установках каталитического крекинга оксид углерода дожигается под выносными котлами-утилизаторами с выработкой водяного пара. [c.43] Рассматривая способы подавления оксидов в процессах горения топлива за счет лучшей организации горения и конструктивных изменений топочных устройств следует понимать, что полностью исключить образование оксидов нельзя. Наиболее кардинальным является сочетание этих методов с сокращением расхода топлива и энергии на процессы нефтепереработки при максимально возможной замене котельного топлива на очищенный заводской или природный газ. [c.45] До сих пор оксиды, образуемые при горении углеводородных топлив, рассматривались как вещества, загрязняющие атмосферу. Однако их можно рассматривать и как вещества, из которых можно получать такие полезные продукты, как сера, серная и азотная кислоты, удобрения и, наконец, синтетическая нефть или жидкое топливо. Синтетическую нефть можно получить, например, извлечением диоксида углерода из дымовых газов с последующим разложением его до оксида, смешением полученного газа с водородом и синтезом из полученной смеси углеводородов по реакции Фишера—Тропша. Водород для этих целей может быть получен разложением воды в атомном реакторе. Наука пока не располагает экономичными процессами извлечения этих веществ из дымовых газов. [c.45] Вернуться к основной статье