Развитие энергетики России Тепловые станции Экологический аспект Электрофильтры Регенеративные методы Математическое моделирование экологических систем Аварийные ситуации на АЭС

Введение в экологию энергетики

Предварительная термическая подготовка твердого топлива с частичной газификацией

 Сущностью термической подготовки топлива перед сжиганием в топке энергетического котла является предварительная частичная аллотермическая газификация пыли при температурах 600...800О С. Это позволяет обеспечить раннее воспламенение и достаточно глубокое выгорание угольной газовзвеси на начальном участке горелочных устройств. Термоподготовка может проводиться для части поступающего в котел угля непосредственно в горелочном устройстве [17], либо полностью в специальном предтопке [68, 85]. При этом, в обоих случаях прогрев основного (рабочего) потока топлива осуществляется за счет сжигания небольшого количества высокореакционного топлива (на уровне 8...12% по отношению к рабочему углю). При такой термоподготовке поток рабочего топлива прогревается с образованием двухфазного топлива - газовзвеси, содержащей в основном окись углерода, водород, метан, непрореагировавшую угольную пыль, коксовый остаток, углекислый газ и азот [119] и в дальнейшем направляется в топку в первом случае - для поддержания основного факела, во втором - для полного сгорания.

 В связи с тем, что подогрев топлива приводит к выходу летучих, начинается генерация NOХ и снижается температура воспламенения факела. В результате выделение “топливных” оксидов азота заканчивается даже раньше, чем температура факела станет максимальной. При этих условиях возможно подавление значительной части NOХ и обеспечение их выброса на уровне 200 мг/м3.

 Применительно к канско-ачинским углям с их высоким содержанием Са в золе одновременно существует возможность снижения выбросов серы на 20...30% [85] за счет связывания ее в кальцийсодержащие соединения так, что при содержании серы в топливе £0,3% для обеспечения нормируемых показателей по выбросам SO2 не требуется установки специальных устройств сероочистки. При этом термоподготовка не исключает и комбинации с другими методами подавления NOХ и SO2 в виде вводов реагентов в восстановительную зону горения, организации стадийного сжигания и пр.

 Кроме того, к достоинствам термоподготовки можно отнести малозатратность этого метода и возможность широкого применения не только на вновь проектируемых котлах [70] но и на действующих, в рамках их реконструкции.

Плазменная подсветка основного пылеугольного факела

 Плазменный розжиг и подсветка являются технологией, физические основы которой очень близки к технологии термодготовки топлива в термоциклоне. Однако направленность плазменного розжига несколько отличается от технологии термоподготовки. Плазменный розжиг и подсветка пылеугольного факела направлена на вытеснение из топливного баланса ТЭС мазута на эти нужды. Технология заключается в обработке струей низкотемпературной плазмы (3500…5000 ОС) потока угольной пыли, транспортируемой воздухом. Высокая температура теплового удара приводит к прогреву топлива со скоростью 103…104 К/с при размерах частиц менее 250 мкм, при этом достигается конечная температура чатиц 800…900О С и выше, что интенсифицирует разложение органической части топлива.

 После обработки плазмой поток газовзвеси содержит в себе деструктурированные частицы угля, газы, в том числе и легко воспламеняющиеся водород, метан и углекислоту. Такой состав газовзвеси позволяет надежно воспламенять и стабильно поддерживать горение основного пылеугольного факела в топке парогенератора.

 Тепловая мощность плазмотрона составляет не более1,5 % от тепловой мощности потока аэропыли. Установка плазмотрона осуществляется или в горелку, или в специальный муфель под горелкой.

 Плазменная технология является технически осуществимой и технологически простой в управлении. Однако она имеет и недостатки, сдерживающие ее широкое внедрение:

ограниченный ресурс плазмотронов;

ненадежная работа источников питания для плзмотронов.

Выводы:

Системы газификации твердого топлива отличаются низким уровнем освоенности промышленностью, невысокой интенсивностью процесса газификации, дороговизной, конструктивной и эксплуатационной сложностью, что требует проведения дальнейшей научно-исследовательской работы и отодвигает возможность их широкого применения в “большой” энергетике на более поздний срок.

Перспективность котлов с ЦКС не вызывает сомнений, однако их внедрение требует больших капитальных затрат и, в этой связи, не решает проблемы снижения вредных выбросов на действующих ТЭС.

Применение термической подготовки твердого топлива не исключает возможности одновременного использования методов подавления вредных веществ характерных для факельного сжигания, отличается дешевизной (по сравнению с химическими методами подавления вредных веществ) и может широко применяться в топливоиспульзующих установках.

В 1975 г. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) впервые выступила с заявлением о воздействии на слой озона результатов деятельности человека и о вероятных геофизических последствиях этого. А уже в 1977 г. по инициативе ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) в Вашингтоне было созвано специальное совещание экспертов по озону. Был выработан и принят «Мировой план действий по озоновому слою», который сейчас реализуется в рамках международного сотрудничества. В Вене в марте 1985 г. подписана конвенция по охране озонового слоя. А в 1987 г. в Монреале было принято международное соглашение по уменьшению и дальнейшему отказу от производства веществ, разрушающих озоновый слой. В настоящее время во всех развитых странах, а также в Китае и Индии принимаются меры по предотвращению и смягчению последствий озонового истощения.

Климат всегда воспринимался человеком как данность. Климат был жизненным обстоятельством, мало подающимся человеческой воле. Но в конце 20 –го столетия пришло понимание того, что человек своей деятельностью способен существенно, хотя и неосознанно, воздействовать на атмосферу, и тем самым на климат. Как известно, ряд газов — СО2, водяной пар, метан, фреоны, озон и др. — создают так называемый парниковый эффект. Сущность парникового эффекта состоит в том, что парниковые газы свободно пропускают солнечную радиацию к Земле, но задерживают отраженное от Земли длинноволновое тепловое (инфракрасное) излучение. Тепловая энергия накапливается в приповерхностных слоях атмосферы. Благодаря существованию в атмосфере парниковых газов, средняя температура поверхности Земли на 33°С выше той, которая была бы при их отсутствии. Она составила бы -18°С, и жизнь на Земле была бы невозможна.

Главная причина глобального потепления  это - увеличение содержания в атмосфере парниковых газов, и прежде всего CO2. Огромный «вклад» в парниковый эффект вносит СО2. Источниками поступления углекислого газа в атмосферу являются увеличение объемов сжигания углеводородного топлива, вулканическая деятельность, дыхание растений, животных органического разложение.  Однако естественные источники поступления углекислого газа существовали всегда,  а значительный рост объемов его поступления в последнее время связано с хозяйственной  деятельностью человека. Основными поставщиками углекислого газа за счет сжигания ископаемого топлива (нефть, уголь) служат развитые страны. В целом они выбрасывают его во много раз больше развивающихся стран. Среди «рекордсменов» можно назвать США, Китай, Японию, Великобританию, бывший СССР. Вся Африка выбрасывает углерода за счет сжигания ископаемого топлива в 8 раз, а вся Южная Америка в 2 раза меньше, чем США.

На рост CO2, как важнейшего парникового газа существенное влияние оказывает сокращение площади лесов, поглощающих CO2.

Но в наше время мы наблюдаем обратный процесс. Как показали новейшие исследования российских ученых, биота Земли начала активно поставлять углерод в атмосферу, увеличивая, а не уменьшая загрязнение окружающей среды, производимое промышленными предприятиями. Почему это происходит?


На главную