Угольное топливо с добавками извести

В связи с необходимостью перевода топочных устройств на угольное топливо возникла потребность в разработке новых методов сжигания, обеспечивающих чистоту выбросов в атмосферу в соответствии с экологическими требованиями. Для уменьшения содержания SO₂ разработаны два способа с применением извести: приготовление гранул из угольной крошки с добавкой извести для использования в колосниковых топках и добавление порошкообразной извести к угольной пыли для использования в топках с форсуночным распылением топлива. Проблема уменьшения количества оксидов серы в топочных газах должна решаться параллельно со снижением в них содержания NO. Лабораторные опыты показывают, что меры по снижению концентрации оксидов азота в отходящем дыме (повышенное время пребывания топочного дыма в зоне сгорания и снижение максимальной температуры пламени) также приводят к снижению концентрации SO₂ при введении извести. Реакция связывания SO₂ описывается брутто-уравнением

Ca S0₃+½O₂ + S0₂→ CaS0₄ + C0₂.

Использование гранул с добавкой извести при отношении Ca : S = 3 : 5 уменьшает концентрацию оксидов серы на 70 % в лабораторных опытах и на 50 % при сжигании в колосниковых с небольшой мощности. Эти показатели несколько ниже, для традиционной очистки газов от SO₂ методом промывки, однако если учесть простоту и широкое распространение угольных. топок, то этот метод имеет значительные перспективы. Дальнейшее развитие метода предполагает усовершенствование процесса приготовления гранул, повышение их механической прочности а также детальное изучение процесса их сгорания.

Хорошие результаты получены при добавках извести ной пыли в топках форсуночного типа. Данные, на пилотной установке, показали снижение на 80 % оксидов серы в топочном дыме при отношении Са : S = 3• 1. Высокий эффект обусловлен повышенной подачей топлива по отношению к воздуху и снижением максимальной температуры пламени, что одновременно обеспечило хороший показатель по содержанию оксидов азота в отходящем потоке.

Для двух приведенных методов введения в топку извести требуется получение более полной информации в следующих областях: эффективность связывания оксидов серы в зависимости типа угля, типа известковой добавки и ее количества; конструкция топки и условия эксплуатации; вопросы шлакообразований засорение топки и забивка дымоходов, сбор твердых отходов и и утилизация. Перспективность этого метода во многом определяет его эффективностью при большей простоте и меньших капиталовложениях по сравнению с традиционной промывкой топочного газа в скрубберах.

Введение сухого сорбента

Сухой сорбент вводят методом, аналогичным изложенному в предыдущем разделе, при этом концентрацию SO₂ в топочном газе можно снизить на 50 %. Сухой щелочной агент вдувается под давлением в магистраль отходящего топочного дыма и прореагировавшие твердые продукты отделяются от потока. Для отделения используют тканевые фильтры. Подбором сорбентов установлено, что натриевые соли гораздо эффективнее кальциевых соединений. Реакция с оксидами серы описывается уравнениями:

2NaHC0₃ + S0₂ → Na₂SO₃ + 2СО₂ + Н₂О;

Na₂C0₃ + S0₂→ Na₂S0₃ + CO₂.

В качестве сорбента удобно использовать нахколит приpодный -минерал Na₂CO₃*NaHCO₃*2H₂O, который доступен, недорог хорошей реакционной способностью. Реакция протекает с достаточной скоростью при температурах 110 - 150°С; повышение температуры приводит к увеличению степени использования сорбента и снижает содержание SO₂ в газовом потоке

Потенциально метод можно использовать во многих сжигающих устройствах, но в данное время опыт накоплен применительно к котельным небольшой мощности. Преимущества метода:

1) возможность практического использования;

2) низкие капиталовложения по сравнению с устройствами для обессеривания отходящих газов путем промывки;

3) более высокая производительность;

4) простота удаления отходов.

Основные недостатки:

1) более низкая степень удаления SO₂ из газового потока по равнению с методом промывки в скрубберах;

2) нет данных об эффективности при использовании в топках высокой мощности;

3) твердые отходы вместе с золой растворимы в воде и при хранении представляют опасность с точки зрения загрязнения грунтовых вод.

Еще один метод удаления SO₂ основан на реакции SO₂ с известью/карбонатом натрия, однако здесь этот метод не рассматривается, поскольку, как и при промывании раствором извести или известняка, основным процессом является абсорбция, а не химическая реакция.

Литература

1. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

2. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник в 2-х частях. Под ред. С. Калверта. - М.: Металлургия. - 1988. - 760 с.

3. Кузнецов И.Е., Троицкая Т.М. Защита воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами химических предприятий. М.: Химия, 1979. 344 с.

4.  Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. Л.: Химия, 1985. 528 с.