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

Введение в экологию энергетики

Высокотемпературное каталитическое восстановление осуществляют в присутствии газов восстановителей водорода, оксида углерода, углеводородов (пары керосина, нефтяной и природный газ). До начала реакции газы должны быть нагреты в зависимости от природы катализатора и восстановителя до 200...480 °С. Нижний предел соответствует восстановлению NОX водородом при использовании в качестве катализатора платины на носителе. Температура 480 °С необходима при восстановлении природным газом. Оксиды азота восстанавливаются до N2. Другими продуктами реакции могут быть вода и диоксид углерода.

Процесс восстановления оксидов азота горючими газами требует первоначального «выжигания» кислорода, что сопровождается повышением температуры. В случае применения природного газа (метана) «выжигание» кислорода протекает по реакции:

СН4 + 2O2 = СО2 + 2Н2О + 804,58 кДж/моль СH4.

При недостатке кислорода из метана могут образоваться водород и оксид углерода:

СН4 + 0,5O2 = СО + 2Н2 + 35,13 кДж/моль СН4.

Все три восстановителя (СН4, СО и Н2) реагируют на катализаторе с оксидом азота, восстанавливая их до элементарного азота:

NО2 + Н2 - NО + Н2O 2NО + 2Н2 ® N2 + 2Н2О

Аналогично реагируют СН4 и СО.

Так как содержание оксидов азота в большинстве случаев не превышает 0,2%, расход горючего газа собственно на процесс восстановления невелик и определяется содержанием кислорода в очищаемых газах. В отходящих газах ТЭС концентрация кислорода составляет 3...8%, а в нитрозных газах агрегатов производства слабой азотной кислоты - 2...3 %. Для поддержания восстановительной среды отношение СH4/ NОX поддерживают на уровне 0,55...0,56. Больший избыток метана приводит к появлению в газе после очистки токсичного оксида углерода.

В реальных условиях в отходящих газах после восстановления оксидов азота содержание СО составляет 0,22...О,4% по объему.

В качестве катализаторов высокотемпературного восстановления используют различные металлы, чаще всего нанесенные на разнообразные носители. Основными активными компонентами служат платина, палладий, родий, никель, медь, хром, а также ряд сплавов. Форма носителей также разнообразна. Это как таблетированные, так и формованные катализаторы. В СНГ наибольшее распространение получили палладиевые катализаторы марки АПК-2, представляющие собой таблетированный оксид алюминия, на который нанесен Рd в количестве 2% по массе. В качестве восстановителя используется природный газ. Температура газа на входе в реактор составляет 400...500, на выходе 700...750 °С. Объемная скорость - 15...25 тыс./ч. Остаточное содержание оксидов азота не более 0,005% по объему. В настоящее время начата наработка катализатора АЖМ-15 (на замену АПК-2), который представляет собой нанесенные на Al2O3 оксиды железа, марганца, и меди. Процесс высокотемпературного каталитического восстановления оксидов азота применяется в СНГ в основном на линиях по производству слабой азотной кислоты.

Процессы неселективного высокотемпературного каталитического восстановления применительно к газам ТЭС активно развиваются в Германии. Первоначально проводят восстановление оксидов азота за счет ввода в топливные газы метана. Процесс протекает при 450 °С па катализаторе из благородных металлов. Затем на втором слое катализатора при 400 °С осуществляется окисление SO2 в SO3 с последующим получением серной кислоты. Одним из вариантов этого процесса является каталитическое восстановление NОX и SO2 метаном при недостатке кислорода до N2 и Н2S с последующим получением из Н2S товарной серы. В рассматриваемых случаях отмечается явление коррозии металла и рост затрат на восстановитель - метан.

Для очистки дымовых газов энергоблока 700 МВт (объем газов 2,3×106 м3/час., содержание кислорода 2% об.) потребуется около 25 тыс.м3/час природного газа, причем только 500 м3 (2%) будет расходоваться на восстановление оксидов азота, а остальное будет служить для «выжигания» кислорода.

К недостаткам метода высокотемпературного каталитического восстановления следует отнести высокую начальную температуру ре акции, значительный расход восстановителей на «выжигание» кислорода, затраты на утилизацию тепла отходящих газов и поддержание необходимого температурного режима процесса (Т < 850 °С), появление выбросов оксида углерода.

В последнее время появились разработки катализаторов, позволяющие осуществлять восстановление оксидов азота углеводородами (прежде всего пропан-бутаном) в присутствии кислорода. Пока эти разработки не вышли за уровень лабораторных испытаний. Катализаторы для такого процесса представляют собой цеолиты типа ZSМ-5, промотированные медью или перовскиты. Процесс осуществляется при температурах 450...800 °С, времени контакта по катализатору - 0,2...0,3 с. Эффективность удаления NОX достигает 95 % при отношении концентрации оксидов азота и восстановителя (пропан-бутан) - 1:2 и содержании кислорода в очищаемых газах - 3...5 %.

Принципы экологического менеджмента надо дифференцировать по главным факторам управления - механизму, процессу и системе управления. Принцип опоры на экологическое сознание, которое должно формироваться и
развиваться в процессах экологического менеджмента. Именно в сознании человека
кроются возможности использования наиболее эффективных средств воздействия, т.е.
механизма управления. Ведь важными характеристиками сознания являются и интересы,
и ценности, и мотивы деятельности. От их системы зависит достижение цели.

1.Принцип экологического мотивирования деятельности.

 Его суть заключается в преимущественном использовании средств мотивирования, направленных на решение
экологических  проблем. Административные или сугубо организационные средства
управления, как показывает практика, малоэффективны.

2 .Принцип опережения или предупредительности в решении проблем. В экологии многие процессы слишком быстро становятся необратимыми.  Весь механизм кологического менеджмента должен быть ориентирован на предупредительные меры возникновения кризисных ситуаций. Это в определенной мере должно проявляться в любом управлении, но для экологического менеджмента такой подход является наиболее
важным.

3 .В процессуальном отношении главную роль играет принцип целеустремленности  и стратегичности. Экологический менеджмент не может быть эффективным, если он осуществляется по "размытым" и неопределенным целям, если он не имеет четкой стратегии.

 Цель экологического менеджмента должна включать те компоненты, которые отражают проблемы экологии и увязывают их в системе общих проблем развития производства.


На главную