Способ снижения содержания соединений свинца в высокодисперсной золе, выбрасываемой в воздушный бассейн при сжигании твердых топлив в топочном устройстве

Способ снижения содержания соединений свинца в высокодисперсной золе, выбрасываемой в воздушный бассейн при сжигании твердых топлив в топочном устройстве

Реферат

 

Использование: в теплоэнергетике, в частности на тепловых электростанциях, работающих на твердом топливе. Сущность изобретения: в горелочное устройство котельного агрегата подают рециркулируемые дымовые газы, обеспечивая уменьшение времени пребывания золовых частиц в зоне высоких температур и температуры процесса сжигания топлива в топке котельного агрегата. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, работающих на твердом топливе. Известно, что минеральная часть твердых топлив (углей, сланцев) содержит ряд микроэлементов, в том числе и соединений свинца, являющегося веществом первого класса опасности [1] Известно, что соединения свинца, содержащиеся в летучей золе, попадая вместе с уходящими дымовыми газами в окружающую среду, загрязняют воздушный бассейн в концентрациях, превышающих предельно допустимые [3, 2] Известно, что основным фактором, определяющим степень обогащения летучей золы, попадающей в атмосферу, соединениями свинца, является температура процесса горения топлива в топочном устройстве котельного агрегата. Чем выше температура в зоне окислительной деструкции топлива, тем выше степень обогащения летучей золы соединениями свинца, и следовательно, больше его попадание в окружающую среду [1] В настоящее время не разработаны эффективные методы очистки дымовых газов от соединений свинца и отсутствуют способы, позволяющие снизить поступление соединений свинца с продуктами сгорания в атмосферу.

Имеющиеся химические фильтры: CаО, работающий при температуре 1200^оС, и Nb₂O₅, работающий при температуре 800^оС, не обеспечивают необходимую степень улавливания соединений свинца из газовой фазы и не удовлетворяют экологическим требованиям [1] Следовательно, основным их недостатком является низкая степень улавливания соединений свинца при сжигании твердого топлива.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является снижение выбросов в атмосферу соединений свинца при сжигании твердого топлива. Указанная цель достигается тем, что для уменьшения перехода PbO и Pb в газовую фазу осуществляют двухступенчатое сжигание твердого топлива. Причем на первом этапе сжигание твердого топлива (угля, сланца) производят в предтопке с циркулирующим кипящим слоем при пониженной температуре горения порядка 800-900^оС c максимальным переводом золовых частиц, содержащих соединения свинца, в шлак. При этом в топку котла поступает значительно меньше пылевых частиц, чем при факельном сжигании твердого топлива. На второй стадии горения топлива для снижения уровня температуры в топке и сокращения времени пребывания топливных частиц в зоне высоких температур применяют рециркуляцию дымовых газов в пылесистему.

Из изложенного выше следует, что отличительными признаками заявляемого технического решения являются: cжигание твердого топлива в аэрофонтанном предтопке с циркулирующим кипящим слоем при пониженной температуре горения с максимальным переводом соединений свинца, содержащихся в минеральной части топлива, в шлак; обеспечение наибольшего перехода соединений свинца, содержащихся в минеральной части топлива, в шлак за счет снижения температуры в топке котельного агрегата посредством рециркуляции дымовых газов в пылесистему.

Таким образом, заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизна".

Среди известных авторам технических решений, применяемых для снижения выбросов соединений свинца, указанные отличительные признаки отсутствуют. Вместе с тем использование указанных отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет снизить выбросы в атмосферу с летучей золой соединений свинца при сжигании твердого топлива, то есть значительно повысить экологическую эффективность установки, реализующей заявляемый способ.

Изложенное выше позволяет утверждать, что отличительные признаки заявляемого решения являются существенными. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена принципиальная схема установки, реализующей способ снижения выбросов в атмосферу с летучей золой соединений свинца при сжигании твердых топлив.

При этом установка включает в себя аэрофонтанный предтопок 1 с циркулирующим кипящим слоем; циклон 2 для улавливания пылевых частиц; воздуходувку 3, горелочное устройство 4 котельного агрегата; котлоагрегат 5; электрофильтр 6; дымосос 7; дымовую трубу 8.

На тепловой схеме приведены следующие потоки: воздухопровод 9; трубопровод 10 высоко запыленной парогазовзвеси; трубопровод 11 пылевых частиц; трубопровод 12 мало запыленных парогазовых продуктов; трубопровод 13 шлака, содержащего соединения свинца; трубопровод 14 шлака, содержащего соединения свинца из котлоагрегата; трубопровод 15 рециркулирующих дымовых газов; трубопровод 16 для подачи твердого топлива; уходящие дымовые газы 17.

Установка, реализующая заявляемый способ, включает аэрофонтанный предтопок 1 с циркулирующим кипящим слоем, в который по трубопроводу 16 подают предварительно измельченное твердое топливо (уголь, сланец), а по воздухопроводу 9 при помощи воздуходувки 3 осуществляют воздушное дутье. Высокозапыленную парогазовзвесь выводят из предтопка 1 по трубопроводу 10 в циклон 2, где отделяют пылевые частицы, которые затем возвращают по трубопроводу 11 на дожигание в кипящий слой аэрофонтанного предтопка 1. Сжигание топлива в аппарате 1 осуществляют при пониженной температуре 800-900^оС с максимальным переводом минеральной части топлива, содержащей соединения свинца, в шлак. Мало запыленные парогазовые продукты по трубопроводу 12 направляют в горелочное устройство 4 котельного агрегата 5, где осуществляют вторую стадию сжигания топлива. Для снижения температуры горения в топке 4 и уменьшения времени пребывания топливных частиц в зоне высоких температур применяют рециркуляцию дымовых газов по трубопроводу 15 в пылесистему. Этим мероприятием обеспечивают максимальный перевод соединений свинца, содержащихся в минеральной части пылевых частиц, не в газообразное состояние, а в шлак, который удаляют из котельного агрегата 5 по трубо-проводу 14. Дымовые газы, содержащие летучую золу, с помощью дымососа 7 направляют в электрофильтр, где осуществляют их очистку от золовых частиц со степенью улавливания 99-99,5% Затем уходящие дымовые газы 17, содержащие минимальное количество золовых частиц с соединениями свинца, направляют в дымовую трубу 8, которая обеспечивает необходимое рассеивание.

Предложенный способ обеспечивает значительное снижение выбросов в атмосферу соединений свинца при сжигании твердых топлив (сланцев, углей).

Экономическая эффективность заявляемого способа определяется по величине экономического эффекта ( Э), возникающего в результате снижения плату за сверхлимитные выбросы в воздушный бассейн соединений свинца, на энергетическом предприятии.

В качестве примера рассмотрим способ работы энергетической теплофикационной установки на поволжском сланце. Теплофикационная установка включает турбогенератор Т-100/120-130 с номинальным расходом пара в голову турбины 445 т/ч и котельный агрегат, работающий на твердом топливе соответствующей паропроизводительности.

Эксплуатационные затраты примерно соответствуют затратам на пылеприготовление при пылевом сжигании топлива. Снижение выбросов соединений свинца в атмосферу составит 4-5 раз. Таким образом, достигаемый экономический эффект рассчитываем по формуле: Э М_pв х П_pв P_н х Kап, где М_pв снижение массового выброса соединений свинца в атмосферу в заявляемом способе по сравнению с прямым сжиганием сланца на ТЭС равной теплопроизводительности; П_pв норматив платы за выбросы соединений свинца в атмосферу сверх установленного лимита; Р_н нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Kап капитальные вложения в аэрофонтанный предтопок с кипящим слоем.

Формула изобретения

СПОСОБ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ СВИНЦА В ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ ЗОЛЕ, ВЫБРАСЫВАЕМОЙ В ВОЗДУШНЫЙ БАССЕЙН ПРИ СЖИГАНИИ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ В ТОПОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ, путем улавливания золовых частиц в системе золоулавливания и рассеивания высокодисперсной золы в воздушном бассейне, отличающийся тем, что в топочное устройство подают рециркулируемые дымовые газы, обеспечивая уменьшение времени пребывания золовых частиц в зоне высоких температур и температуры процесса сжигания топлива в топочном устройстве.

РИСУНКИ

Рисунок 1