Реализация технологии некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота на мусоросжигательном заводе

В окислителе 13 степень окисления возрастает до 85%. За счет реакции окисления нитрозные газы нагреваются до 300–335 °С. Эта теплота используется в подогревателе воздуха 12. Охлажденные в теплообменнике 12 нитрозные газы поступают для дальнейшего охлаждения в теплообменник 11, где происходит снижение их температуры до 150 ºС и нагрев выхлопных (хвостовых) газов до 110–125 °С. Затем нитрозн

ые газы направляют в холодильник-конденсатор 7, охлаждаемый оборотной водой. При этом конденсируются водяные пары и образуется слабая азотная кислота. Нитрозные газы отделяют от сконденсировавшейся азотной кислоты в сепараторе 8, из которого азотную кислоту направляют в абсорбционную колонну 9 на 6–7-ю тарелку, а нитрозные газы – под нижнюю тарелку абсорбционной колонны. Сверху в колонну подают охлажденный паровой конденсат.

Образующаяся в верхней части колонны азотная кислота низкой концентрации перетекает на нижележащие тарелки. За счет поглощения оксидов азота концентрация кислоты постепенно увеличивается и на выходе достигает 55–58%, причем содержание растворенных в ней оксидов азота достигает ~1%. Поэтому кислота направляется в продувочную колонну 10, где подогретым воздухом из нее отдувают оксиды азота, и отбеленная азотная кислота поступает на склад. Воздух после продувочной колонны подается в нижнюю часть абсорбционной колонны 9.

Степень абсорбции оксидов азота достигает 99%. Выходящие из колонны хвостовые газы с содержанием оксидов азота до 0,11% при температуре 35 °С проходят подогреватель 11, где нагреваются до 110–145 °С и поступают в топочное устройство (камера сжигания) 3 установки каталитической очистки. Здесь газы нагреваются до температуры 390–450 °С за счет горения природного газа, подогретого предварительно в подогревателе 4, и направляются в реактор с двухслойным катализатором 2, где первым слоем служит оксид алюминия, с нанесенным на него палладием, вторым слоем – оксид алюминия. Очистку осуществляют при 760 °С.

Очищенные газы поступают в газовую турбину 17 при температуре 690–700 °С. Энергия, вырабатываемая турбиной за счет теплоты хвостовых газов, используется для привода турбокомпрессора 18. Затем газы направляют в котел-утилизатор и экономайзер (на схеме не показаны) и выбрасывают в атмосферу. Содержание оксидов азота в очищенных выхлопных газах составляет 0,005–0,008%, содержание СО2 – 0,23%.

Глава 2. Реализация технологии некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота на мусоросжигательном заводе

Процессы термического обезвреживания отходов сопровождаются образованием комплекса загрязняющих веществ, которые выбрасываются с дымовыми газами в атмосферу. В их числе оксиды азота (NOx), хлорид и фторид водорода, оксиды серы, зола, сажа, диоксины и фураны. В связи с этим, наряду с максимально полным использованием энергетического потенциала органической составляющей отходов возникает необходимость снижения до требуемых норм содержания опасных загрязняющих веществ в дымовых газах мусоросжигательных установок. С этой целью современные установки термического обезвреживания отходов должны быть оборудованы многоступенчатыми системами газоочистки. В соответствии с нормативами ЕС содержание NOx в дымовых газах мусоросжигательных установок не должно превышать 200 мг/м3 (в пересчете на NO2 при содержании 11 об. % О2 в сухом газе). Фактическая концентрация NOx достигает 600 мг/м3 и более. В мировой практике для очистки от NOx дымовых газов тепловых агрегатов, в том числе мусоросжигательных котлов, в основном используются технологии селективного каталитического восстановления (СКВ) или селективного некаталитического восстановления (СНКВ). Они основаны на восстановлении NOx аммиаком или карбамидом до молекулярного азота:

4NH3 + 4NO + O2 = 4N2 + 6H2O,

2CO(NH2)2 + 4NO + O2 = 4N2 + 2CO2 + 4H2O.

Принципиальное различие технологий СКВ и СНКВ заключается в том, что в процессах СКВ эффективное восстановление NOx происходит на поверхности катализатора при температуре 200–400 °С, а в процессах СНКВ — в газовой фазе при температуре 850–1 050 °С. Основное преимущество методов СНКВ — отсутствие необходимости использования катализатора и оборудования для его размещения. В связи с этим, по разным оценкам, стоимость строительства систем СНКВ примерно на порядок ниже, чем установок СКВ. В РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина разработаны процессы некаталитической очистки с использованием аммиака и карбамида в качестве восстановителя оксидов азота. Системы очистки используются в тепловых агрегатах с объемом дымовых газов от 10 000 до 400 000 м3/ч. Эффективность очистки газов в промышленных условиях составляет от 75 до 90 %. Система некаталитической очистки газов с использованием в качестве восстановителя карбамида реализована на трех технологических линиях Московского мусоросжигательного завода № 2. Технологическая схема системы очистки приведена на рис. 1.

Рис. 1. Технологическая схема системы очистки дымовых газов от NOx на Московском мусоросжигательном заводе № 2

Твердый карбамид из хранилища с помощью винтового питателя поступает в емкость для приготовления раствора, куда одновременно подается химически очищенная вода. Приготовленный раствор карбамида по сигналу датчика уровнемера автоматически перекачивается в рабочие емкости, затем насосами-дозаторами подается в смесители. Полученная в смесителях восстановительная смесь посредством специальной распределительной системы вводится в расчетную зону топочной камеры мусоросжигательных котлов. Процесс восстановления NOх карбамидом в случаях перерасхода восстановителя, неэффективного смешения его с дымовыми газами или снижения температуры в зоне ввода восстановителя ниже оптимальных значений может сопровождаться проскоком непрореагировавшего аммиака. Содержание NH3 в дымовых газах регламентируется и в соответствии с европейскими нормами не должно превышать 10 мг/нм3. Для контроля содержания NOх и NH3 в дымовых газах используются автоматические газоанализаторы GM 31 фирмы SICK (Германия), которые позволяют определять содержание каждого компонента в режиме реального времени непосредственно в газовом потоке. Процесс очистки полностью автоматизирован и управляется с помощью системы АСУТП. Эффективность очистки газов составляет от 70 до 85 % в зависимости от режима работы котлов. Концентрация аммиака в очищенных газах не превышает 10 мг/нм3 и составляет, как правило, 3–5 мг/нм3.

На рис. 2 приведен пример рабочей диаграммы, отражающей изменения основных параметров процесса очистки газов во времени.

Рис. 2. Технологические показатели процесса очистки в режиме реального времени: 1 — концентрация NH3 в дымовых газах, мг/нм3; 2 — концентрация NОx в дымовых газах, мг/нм3; 3 — расход раствора карбамида, кг/ч; 4 — расход пара, кг/ч; 5 — расход дымовых газов, нм3/ч

По основным технологическим показателям (степени очистки газов от оксидов азота и содержанию аммиака в очищенных газах) система очистки превосходит зарубежные аналоги, а ее стоимость примерно на порядок ниже. Внедрение технологии очистки на Московском мусоросжигательном заводе № 2 сэкономило около 4 млн дол. США. Полученные результаты показывают, что использование в мусоросжигательных установках и других тепловых агрегатах технологии СНКВ обеспечивает:

 Скачать реферат