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

Другие статьи по экологии

Расчет нормативов предельно допустимого выброса вредных веществ предприятием
Приведенные нормы не распространяются на расчет концентраций на дальних расстояниях (более 100 км) от источников выбросов. Они предназначены для расчета приземных концентраций в двухметровом ...

Проблемы экологического бизнеса в биоэнергетике
Новой формой социальной экологической практики во всем мире становится экологический или "зеленый" бизнес. Ключевые понятия экобизнеса: очистка, сокращение, вторичное использование ...

Моделирование загрязнения чернозема свинцом с целью установления экологически безопасной концентрации
На каждый квадратный метр суши в течение года атмотехногенным путем в среднем выпадает 5.6—9.5 мг свинца [16]. Однако главная опасность для городских ландшафтов заключается не только и не ст ...