Утилизация теплоты и снижение выбросов оксидов азота котлами путем использования контактной комбинированной теплоутилизационной установки

Комбинированная технология предназначена для снижения выбросов оксидов азота, понижения температуры и утилизации теплоты уходящих газов агрегатов, сжигающих газообразное топливо. Основу системы составляет комбинированный теплообменник, который включает в себя контактный экономайзер и контактный воздухоподогреватель, объединенные в общий водяной контур с циркуляционным насосом и промежуточным теплообменником. Технология предусматривает снижение образования оксидов азота за счет подачи в топочную камеру увлажненного и подогретого в контактном воздухоподогревателе дутьевого воздуха. Дальнейшая очистка происходит за счет промывания продуктов сгорания в контактном водяном экономайзере (абсорбере) и выведения из цикла СО2 в декарбонизационной колонне. В процессе утилизируется как явная теплота продуктов сгорания, так и скрытая теплота конденсации содержащегося в них водяного пара. Внедрение этой технологии позволяет снизить выбросы оксидов азота в атмосферу не менее чем на 50-60%, уменьшить на 8-10% расход топлива (природного газа) и получить конденсат, пригодный для подпитки теплосети. Стоимость изготовления такой системы "под ключ", например, для котла производительностью 10 Гкал составляет около 20 тыс. долларов США; срок окупаемости составляет 1 - 1,5 года.

Система теплоутилизации с контактным комбинированным теплообменником предназначена для снижения выбросов оксидов азота, понижения температуры и утилизации тепла уходящих газов агрегатов, сжигающих газообразное топливо.

Система представляет собой комбинированный теплообменник, который включает в себя расположенные в одном корпусе один над другим контактный экономайзер и воздухоподогреватель, объединенные в общий водяной контур с циркуляционным насосом и промежуточным теплообменником. Работает система следующим образом. Уходящие продукты сгорания подаются в контактную камеру экономайзера, где при непосредственном контакте с нагреваемой водой охлаждаются и через каплеуловитель дымососом удаляются в дымовую трубу. Часть продуктов сгорания проходит по байпасному газоходу мимо экономайзера для поддержания "сухого" режима дымовой трубы.

Нагретая в экономайзере вода собирается в поддоне и насосом подается частично на водораспределитель контактного воздухоподогревателя, откуда поступает на насадку контактной камеры, где при непосредственном контакте с холодным воздухом охлаждается и стекает в поддон. Остальная часть нагретой воды насосом подается через промежуточный теплообменник на систему защиты от обмерзания, а оттуда сливается в поддон. В теплообменнике происходит нагрев воды, подаваемой на внешние потребители (химводоочистку, систему горячего водоснабжения и т.п.). Охлажденная вода из поддона воздухоподогревателя через патрубки с гидрозатворами, соединенными с водораспределителем, подается для нагрева на насадку контактной камеры экономайзера.

Нагретый и увлажненный в контактном воздухоподогревателе воздух подается через каплеуловитель на всосдутьевого вентилятора. Для подсушки насыщенного влагой нагретого воздуха из верхней зоны котельной. Увлажнение дутьевого воздуха позволяет в 2-2,5 раза снизить выбросы оксидов азота.

Конструктивное исполнение аппаратов (экономайзера и воздухоподогревателя) один над другим уменьшает площадь их установки. Монтаж производится блоками квадратного сечения, что позволяет по условиям компоновки изменять расположение газовых и воздушных патрубков с шагом 90о.

Схема теплоутилизации и конструкция теплообменника ЭКТ разрабатываются конкретно для каждого объекта и постоянно совершенствуются. Дымовые газы из транзитного газохода направляются в зону обработки А, где смешиваются с озоновоздушной смесью в камере предварительного окисления I, в которой происходит окисление монооксидов азота (NO), находящихся в дымовых газах, до диоксидов (N02) озоном и кислородом воздуха. После этого в теплобменно-конденсационной и абсорбционно-конденсационной секциях II и III происходит охлаждение их до температуры ниже температуры точки росы, конденсация водяных паров в трубчатых теплообменниках, абсорбция диоксидов азота образовавшимся конденсатом с получением кислого конденсата (раствора разбавленной азотной кислоты с концентрацией около 1 % по массе), стекающего в поддон. При этом в условиях конденсации скорость кислотообразования возрастает по сравнению с обычной абсорбцией оксидов азота в 2,6 — 9,4 раза [4]. Кислый конденсат из поддонов секций II и III зоны обработки А насосом Б подают в камеру 1 утилизатора В, работающую в холодном режиме, через штуцер 3 на верхнюю наклонную щелевую полку 7, на которой он контактирует с поднимающимся снизу потоком холодного воздуха температурой -5--15 "С, поступающим в камеру 1 через патрубок 6. В камере 1 в результате многократного противоточного контакта кислого конденсата на наклонных щелевых полках 7, стекающего с полки на полку под действием силы тяжести, с потоком холодного воздуха, происходит охлаждение конденсата от температуры 50 — 60 °С до О °С и ниже, сопровождаемое образованием льда из воды, который остается на полках 7, а оставшаяся незамерзшая часть кислого конденсата, представляющая собой смесь гидратных комплексов азотной кислоты (H2OHN03 и H20-3HN03), стекает в поддон камеры 1, откуда его через патрубок 4 направляют в емкость для хранения азотной кислоты (на рисунке не показана). Уходящий поток нагретого воздуха нагревается до температуры 10 — 15 "С и через патрубок 5 добавляется в дутьевой воздух перед подачей его в зону обработки А на охлаждение дымовых газов. При этом время работы камеры 1 в холодном режиме определяется концентрацией получаемой азотной кислоты, которую принимаютравной известной концентрации гидратного комплекса H20-3HN03 с меньшей температурой замерзания, а именно 53 % по массе. Параллельно описанному процессу выделения азотной кислоты из кислого конденсата в камере 1 утилизатора В, работающей в холодном режиме, очищенные дымовые газы подают в камеру 2 утилизатора В, работающую в горячем режиме (регенерации). Ее наклонные полки покрыты льдом, который в результате многократного контакта с горячими дымовыми газами тает, талая вода стекает в поддон, откуда через патрубок 4 ее направляют в сборник конденсата (на рисунке не показан), а дымовые газы в результате многократного контакта со льдом охлаждаются, дополнительно очищаются от оксидов азота и конденсата и через патрубок 6, газоход и дымовую трубу (на рисунке не показаны) выводятся в атмосферу. Время работы камеры 2 в горячем режиме принимают равным времени работы в холодном режиме камеры 1. По окончании работы камеры 1 в холодном режиме и опорожнении поддона от азотной кислоты ее переключают на горячий режим работы, направляя в патрубок 5 очищенные дымовые газы из зоны обработки А. Камеру 2 переключают на холодный режим работы, направляя в нее кислый конденсат из поддонов зоны обработки А через штуцер 3 и поток холодного воздуха через патрубок 5, после чего цикл повторяется. При этом в зимнее время используется наружный воздух, а при температуре выше -5 "С его охлаждают в холодильной установке, холодопроизводительность которой определяют по максимальной летней температуре в течение пяти дней.

Другие статьи по экологии

Принципы внедрения экологического менеджмента на предприятиях легкой промышленности
Высокая загрязненность окружающей среды. Истощение запасов природных ресурсов. Ухудшение качества нашей среды обитания. Это мы слышим чуть ли не каждый день и уже успели привыкнуть к подобны ...

Влияние комнатных растений на среду обитания человека
Замечали ли вы – стоит только отправиться в лес или городской парк, и насморк с кашлем, донимавшие всю неделю, исчезают сами собой? Да и настроение меняется в лучшую сторону, как только взгл ...

Имитационная модель динамики численности русского осетра
Современные экологические исследования включаются в проблему, затрагивающую динамику развития сложных надорганизменных и внутриорганизменных процессов. В этих исследованиях большое значение ...