СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ И БЕЗОТХОДНОЙ УГОЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ С КОМПЛЕКСНОЙ НЕКАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКОЙ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА И С ОТБОРОМ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ, ЕЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕМ, ДОЖИГАНИЕМ СВОБОДНОГО УГЛЕРОДА, ФРАКЦИОНИРОВАНИЕМ И ПОЛНОЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ
METHOD OF MAKING NONPOLLUTING WASTELESS COAL-BURNING PLANT WITH COMPLEX NON-CATALYTIC CLEANING OF FLUE GASES OF NITROGEN OXIDES AND TRAPPING OF FLY ASH, ITS GRINDING, FREE CARBON AFTERBURNING, RECTIFICATION AND COMPLETE RECOVERY

Изобретение относится к области утилизации техногенных отходов, а именно к способу создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией, и может быть использовано на угольных электрических станциях любой энергетической мощности.
Из патентной и технической литературы известно большое количество аналогов настоящего изобретения, относящихся отдельно к области очистки дымовых газов твердотопливных теплоэлектростанций (см. US №4208386, кл. 423/235, US №4325924, кл. 423/235, RU №2286839, МПК B01D 53/56, RU №2314861, B01D 53/56, RU №2359740, RU МПК B01D 53/56, №2411065, B01D 53/56 и т.д.), а также отдельно к переработке и утилизации золоотходов (см. RU №2129470, МПК В03В 7/00, RU №2236905, МПК В03В 7/00, RU 2296624, МПК В03В 9/04, В03В 7/00, RU №2363885, МПК F23J 1/02, В03В 9/04).
Однако ни один из известных нам аналогов не может быть использован в качестве прототипа предложенному способу создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией.
Задача изобретения - разработка способа создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией.
Техническим результатом является повышение степени очистки отходящих дымовых газов от оксидов азота в широком диапазоне температур дымовых газов с одновременным снижением их содержания до нормативных значений, а также с одновременным снижением количества аммиака в отходящих дымовых газах, повышение степени очистки дымовых газов от летучей золы с одновременным значительным сокращением ее выбросов в атмосферу, повышение эффективности и качества улавливания летучей золы из отходящих дымовых газов на электрических фильтрах, повышение полноты сбора летучей золы с электрических фильтров в накопительный силос-бункер, получение высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта летучей золы с заданными параметрами по дисперсности частиц, удельной поверхности и насыпной плотности, а также по содержанию свободного углерода и примесей, повышение технологичности процессов переработки собранной с электрических фильтров массы летучей золы с одновременным расширением потребительских характеристик с целью использования в качестве наполнителей полимерных и строительных материалов различного промышленного назначения.
Технический результат достигается в предложенном способе сочетанием использованных технологических параметров, последовательностью их выполнения в способе, а также количественными характеристиками выполнения технологических приемов.
2
3
э
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен способ создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией, заключающийся в том, что селективную некаталитическую очистку дымовых газов от оксидов азота выполняют подачей предварительно приготовленной парогазовой восстановительной смеси на основе карбамида в газоход топливосжигающего агрегата угольной тепловой электрической станции с температурой потока очищаемых дымовых газов 700°С-1200°С, при этом парогазовую восстановительную смесь предварительно получают в подключенном к газоходу высокоскоростном реакторе в течение 0,5-5 сек путем введения в контакт с перегретым водяным паром при его давлении 0,2-1,2 МПа водного раствора карбамида с концентрацией 18-42 мас.%, при времени контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200°С-400°С водяного пара в течение 0,5-3 сек, причем объем подаваемого в поток перегретого водяного пара водного раствора карбамида выбирают в количестве 800-1200 кг/час в зависимости от тепловой эксплуатационной нагрузки топливосжигающего агрегата, летучую золу в дымовых газах улавливают на электрических фильтрах с использованием неоднородного электрического поля постоянного тока 0,78-1,0 А с рабочим напряжением 40-62 кВ, с коэффициентом мощности 0,6-0,8, при времени восстановления после пробоя электрофильтра 2-3 мс, причем объем улавливания летучей золы на электрических фильтрах составляет 99%, выполняют съем летучей золы с электрических фильтров при использовании периодического автоматического импульсного встряхивания фильтров воздухом под давлением 5-6 МПа от стационарной компрессорной станции, затем выполняют диспергирование снятой с электрических фильтров и собранной в силосах-бункерах массы летучей золы в шаровых или планетарных мельницах с получением высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта с размером частиц от 0,4 до 15 мкм, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, причем количество фракции с размером частиц от 0,4 до 10 мкм, с удельной поверхностью 25-29,6 м/г и насыпной плотностью 750-900 кг/м составляет от 76 до 84%, при этом в качестве мелющих тел мельниц используют шары, изготовленные из природной яшмы или из углеродистой конструкционной стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода 0,4-0,8 мас.% и с твердостью поверхностного слоя мелющих тел в пределах 58-59 HRC, затем дополнительно выполняют дожигание диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, в инертной или воздушной среде в топках с кипящим слоем при температуре 650-1050°С в течение 0,25-1,0 часа до содержания свободного углерода в количестве 0,2-0,5 мас.% при использовании принудительной подачи природного газа под давлением 0,1-0,4 МПа до выхода на режим «кипящего слоя», при этом одновременно с процессом дожигания выполняют термическое удаление содержащегося в диспергированном высокоактивном порошковом продукте летучей золы сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока») до его содержания в пределах 0,01-0,1 мас.%, причем выделенный аммиак направляют в топливосжигающий агрегат для дополнительного использования в зоне контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200-400°С водяного пара, а полученное тепло от дожигания диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы дополнительно используют для увеличения количества отпускаемой потребителям с электростанции тепловой энергии, затем выполняют фракционирование с разделением полученного порошкового продукта летучей золы на партии заданного потребителем гранулометрического размера в многоступенчатом барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток, а на завершающей стадии выполняют выборочный контроль качества готовой порошковой продукции по стандартным методикам. При этом дополнительно выполняют модифицирование порошковых продуктов летучей золы введением 0,5-2,2 мас.% в качестве ионогенных поверхностно-активных веществ алкилсульфоната натрия и алкилбензолсульфоната натрия в процессе смешения в шаровой или планетарной мельнице в течение 1,5-10 минут. При этом отбор порошкового продукта летучей золы для последующего использования выполняют на любом этапе его переработки, например, после его диспергирования в мельницах или после его модифицирования поверхностно-активными веществами, или после выполнения его дожигания и термической очистки от сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока»). При этом диспергирование снятой с электрических фильтров массы летучей золы выполняют в шаровых или планетарных мельницах с использованием в качестве мелющих тел шаров, изготовленных из карбида кремния, нитрида кремния, оксида алюминия, оксида циркония или из твердого сплава карбида вольфрама с кобальтом.
Способ осуществляют следующим образом. В процессе создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции одновременно выполняют несколько технологических процессов. Выполняют комплексную некаталитическую очистку от оксидов азота дымовых газов в широком диапазоне их температур со снижением содержания оксидов азота до нормативных значений, а также с одновременным снижением количества аммиака в отходящих дымовых газах. Одновременно выполняют отбор летучей золы из отходящих дымовых газов со значительным сокращением ее выбросов в атмосферу, с последующим ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией в процессе получения высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта золоотходов с заданными параметрами по дисперсности частиц, удельной поверхности и насыпной плотности для использования в качестве наполнителей полимерных и строительных материалов различного промышленного назначения.
Селективную некаталитическую очистку дымовых газов от оксидов азота выполняют подачей предварительно приготовленной парогазовой восстановительной смеси на основе карбамида в газоход топливосжигающего агрегата угольной тепловой электрической станции с температурой потока очищаемых дымовых газов 700°С-1200°С. Парогазовую восстановительную смесь предварительно получают в подключенном к газоходу высокоскоростном реакторе в течение 0,5-5 сек путем введения в контакт с перегретым водяным паром при его давлении 0,2-1,2 МПа водного раствора карбамида с концентрацией 18-42 мас.%, при времени контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200°С-400°С водяного пара в течение 0,5-3 сек. При этом объем подаваемого в поток перегретого водяного пара водного раствора карбамида составляет 800-1200 кг/час в зависимости от тепловой эксплуатационной нагрузки топливосжигающего агрегата.
Улавливают летучую золу в дымовых газах на электрических фильтрах с использованием неоднородного электрического поля постоянного тока 0,78-1,0 А с рабочим напряжением 40-62 кВ, с коэффициентом мощности 0,6-0,8, при времени восстановления после пробоя электрофильтра 2-3 мс, причем объем улавливания летучей золы на электрических фильтрах составляет 99%. Съем летучей золы с электрических фильтров осуществляют при использовании периодического автоматического импульсного встряхивания фильтров воздухом под давлением 5-6 МПа от стационарной компрессорной станции в силосы-бункеры.
2
3
э
Выполняют диспергирование снятой с электрических фильтров и собранной в силосах-бункерах массы летучей золы, содержащей до 20 мас.% свободного углерода, в шаровых или планетарных мельницах с получением высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта летучей золы с размером частиц от 0,4 до 15 мкм. При этом количество порошковой фракции летучей золы с размером частиц от 0,4 до 10 мкм, с удельной поверхностью 25-29,6 м/г и насыпной плотностью 750-900 кг/м составляет от 76 до 84%. В процессе диспергирования порошковой фракции летучей золы в шаровых или планетарных мельницах используют в качестве мелющих тел мельниц шары, изготовленные из природной яшмы или из углеродистой конструкционной стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода 0,4-0,8 мас.% и с твердостью поверхностного слоя мелющих тел в пределах 58-59 HRC. При этом диспергирование снятой с электрических фильтров порошковой фракции летучей золы выполняют в шаровых или планетарных мельницах с использованием в качестве мелющих тел шаров, изготовленных из карбида кремния, нитрида кремния, оксида алюминия, оксида циркония или из твердого сплава карбида вольфрама с кобальтом.
Затем выполняют дожигание диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, в инертной или воздушной среде в топках с кипящим слоем при температуре 650-1050°С в течение 0,25-1,0 часа до содержания свободного углерода в количестве 0,2-0,5 мас.% при использовании принудительной подачи природного газа под давлением 0,1-0,4 МПа до выхода на режим «кипящего слоя». При этом одновременно с процессом дожигания выполняют процесс термического удаления содержащегося в диспергированном высокоактивном порошковом продукте летучей золы сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока») до его содержания в пределах 0,01-0,1 мас.%. Выделенный при этом аммиак направляют в топливосжигающий агрегат для дополнительного использования в зоне контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200-400°С водяного пара. Полученное тепло от дожигания диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы дополнительно используют для увеличения количества отпускаемой потребителям с электростанции тепловой энергии.
Затем выполняют фракционирование с разделением полученного порошкового продукта летучей золы на партии заданного потребителем гранулометрического размера в многоступенчатом барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток. При этом на завершающей стадии выполняют выборочный контроль качества готовой порошковой продукции по стандартным методикам.
Выполняют модифицирование порошковых продуктов летучей золы введением 0,5-2,2 мас.% в качестве ионогенных поверхностно-активных веществ алкилсульфоната натрия и алкилбензолсульфоната натрия в процессе смешения в шаровой или планетарной мельнице в течение 1,5-10 минут.
В зависимости от заданных потребителем требований последующего практического промышленного использования отбор порошкового продукта летучей золы выполняют на любом этапе его переработки, например, после его диспергирования в мельницах или после его модифицирования поверхностно-активными веществами, или после выполнения его дожигания и термической очистки от сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока»).
Среди признаков, характеризующих способ создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией, существенными являются:
- выполнение селективной некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота подачей предварительно приготовленной парогазовой восстановительной смеси на основе карбамида в газоход топливосжигающего агрегата угольной тепловой электрической станции с температурой потока очищаемых дымовых газов 700°С-1200°С,
- предварительное получение парогазовой восстановительной смеси в подключенном к газоходу высокоскоростном реакторе в течение 0,5-5 сек путем введения в контакт с перегретым водяным паром при его давлении 0,2-1,2 МПа водного раствора карбамида с концентрацией 18-42 мас.%, при времени контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200°С-400°С водяного пара в течение 0,5-3 сек,
- выбор объема подаваемого в поток перегретого водяного пара водного раствора карбамида в количестве 800-1200 кг/час в зависимости от тепловой эксплуатационной нагрузки топливосжигающего агрегата,
- улавливание летучей золы в дымовых газах на электрических фильтрах с использованием неоднородного электрического поля постоянного тока 0,78-1,0 А с рабочим напряжением 40-62 кВ, с коэффициентом мощности 0,6-0,8, при времени восстановления после пробоя электрофильтра 2-3 мс, причем объем улавливания летучей золы на электрических фильтрах составляет 99%,
- выполнение съема летучей золы с электрических фильтров при использовании периодического автоматического импульсного встряхивания фильтров воздухом под давлением 5-6 МПа от стационарной компрессорной станции,
2
3
- выполнение диспергирования снятой с электрических фильтров и собранной в силосах-бункерах массы летучей золы в шаровых или планетарных мельницах с получением высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта с размером частиц от 0,4 до 15 мкм, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, причем количество фракции с размером частиц от 0,4 до 10 мкм, с удельной поверхностью 25-29,6 м/г и насыпной плотностью 750-900 кг/м составляет от 76 до 84%,
э
- использование в качестве мелющих тел мельниц шаров, изготовленных из природной яшмы или из углеродистой конструкционной стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода 0,4-0,8 мас.% и с твердостью поверхностного слоя мелющих тел в пределах 58-59 HRC,
- дополнительное выполнение дожигания диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, в инертной или воздушной среде в топках с кипящим слоем при температуре 650-1050°С в течение 0,25-1,0 часа до содержания свободного углерода в количестве 0,2-0,5 мас.% при использовании принудительной подачи природного газа под давлением 0,1-0,4 МПа до выхода на режим «кипящего слоя»,
- выполнение одновременно с процессом дожигания термического удаления содержащегося в диспергированном высокоактивном порошковом продукте летучей золы сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока») до его содержания в пределах 0,01-0,1 мас.%,
- направление выделенного аммиака «проскока» в топливосжигающий агрегат для дополнительного использования в зоне контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200-400°С водяного пара,
- использование полученного тепла от дожигания диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы для увеличения количества отпускаемой потребителям с электростанции тепловой энергии,
- выполнение фракционирования с разделением полученного порошкового продукта летучей золы на партии заданного потребителем гранулометрического размера в многоступенчатом барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток,
- выполнение на завершающей стадии выборочного контроля качества готовой порошковой продукции по стандартным методикам,
- использование перегретого водяного пара под давлением 1,0-1,4 МПа в процессе приготовления парогазовой восстановительной смеси при контакте водного раствора карбамида с перегретым водяным паром,
- выполнение модифицирования порошковых продуктов летучей золы введением 0,5-2,2 мас.% в качестве ионогенных поверхностно-активных веществ алкилсульфоната натрия и алкилбензолсульфоната натрия в процессе смешения в шаровой или планетарной мельнице в течение 1,5-10 минут,
- выполнение отбора порошкового продукта летучей золы для последующего использования потребителем на любом этапе его переработки, например, после его диспергирования в мельницах, или после его модифицирования поверхностно-активными веществами, или после выполнения его дожигания и термической очистки от сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока»),
- выполнение диспергирования снятой с электрических фильтров массы летучей золы в шаровых или планетарных мельницах с использованием в качестве мелющих тел шаров, изготовленных из карбида кремния, нитрида кремния, оксида алюминия, оксида циркония или из твердого сплава карбида вольфрама с кобальтом.
Экспериментальные и практические исследования предложенного способа создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией показали его высокую эффективность. Было установлено, что с использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто повышение степени очистки отходящих дымовых газов от оксидов азота в широком диапазоне температур дымовых газов с одновременным снижением их содержания до нормативных значений, а также с одновременным снижением количества аммиака в отходящих дымовых газах до нормативных значений ПДК достигнуто повышение степени очистки дымовых газов от летучей золы с одновременным значительным сокращением ее выбросов в атмосферу до 0,5%, повышена эффективность и качество улавливания летучей золы из отходящих дымовых газов на электрических фильтрах. При этом одновременно повышена полнота сбора летучей золы с электрических фильтров в накопительный силос-бункер, достигнуто получение высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта летучей золы с заданными параметрами по дисперсности частиц, удельной поверхности и насыпной плотности, а также по содержанию свободного углерода и примесей. Кроме того, повышена технологичность процессов переработки собранной с электрических фильтров массы летучей золы с одновременным расширением потребительских характеристик с целью использования в качестве наполнителей полимерных и строительных материалов различного промышленного назначения.
Реализация предложенного способа создания экологически чистой и безотходной угольной тепловой электрической станции с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией иллюстрируется следующими эксплуатационными примерами.
Пример 1. Селективную некаталитическую очистку дымовых газов от оксидов азота выполнили подачей предварительно приготовленной парогазовой восстановительной смеси на основе карбамида в газоход топливосжигающего агрегата угольной тепловой электрической станции с температурой потока очищаемых дымовых газов 700°С. Парогазовую восстановительную смесь предварительно получили в подключенном к газоходу высокоскоростном реакторе в течение 5 сек путем введения в контакт с перегретым водяным паром при его давлении 0,2 МПа водного раствора карбамида с концентрацией 42 мас.%, при времени контакта водного раствора карбамида и перегретого до 400°С водяного пара в течение 0,5 сек. При этом объем подаваемого в поток перегретого водяного пара водного раствора карбамида составлял 800 кг/час в зависимости от тепловой заданной эксплуатационной нагрузки топливосжигающего агрегата.
Улавливали летучую золу в дымовых газах на электрических фильтрах с использованием неоднородного электрического поля постоянного тока 0,78 А с рабочим напряжением 62 кВ, с коэффициентом мощности 0,8, при времени восстановления после пробоя электрофильтра 2 мс, причем объем улавливания летучей золы на электрических фильтрах составляет 99%. Съем летучей золы с электрических фильтров осуществляли при использовании периодического автоматического импульсного встряхивания фильтров воздухом под давлением 5 МПа от стационарной компрессорной станции в силосы-бункеры.
2
3
э
Выполнили диспергирование снятой с электрических фильтров и собранной в силосах-бункерах массы летучей золы, содержащей до 20 мас.% свободного углерода, в шаровых мельницах с получением высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта летучей золы с размером частиц от 0,4 до 15 мкм. При этом количество порошковой фракции летучей золы с размером частиц от 0,4 до 10 мкм, с удельной поверхностью 25-29,6 м/г и насыпной плотностью 750-900 кг/м составляет 84%. В процессе диспергирования порошковой фракции летучей золы в шаровых мельницах использовали в качестве мелющих тел мельниц шары, изготовленные из углеродистой конструкционной стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода 0,4 и с твердостью поверхностного слоя мелющих тел в пределах 58-59 HRC.
Затем выполнили дожигание диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, в инертной среде аргона в топках с кипящим слоем при температуре 1050°С в течение 0,25 часа до содержания свободного углерода в количестве 0,2 мас.% при использовании принудительной подачи природного газа под давлением 0,1 МПа до выхода на режим «кипящего слоя». При этом одновременно с процессом дожигания выполнили процесс термического удаления содержащегося в диспергированном высокоактивном порошковом продукте летучей золы сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока») до его содержания в пределах 0,01 мас.%. Выделенный при этом аммиак направляли в топливосжигающий агрегат для дополнительного использования в зоне контакта водного раствора карбамида и перегретого до 400°С водяного пара. Полученное тепло от дожигания диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы дополнительно использовали для увеличения количества отпускаемой потребителям с электростанции тепловой энергии.
Затем выполнили фракционирование с разделением полученного порошкового продукта летучей золы на партии заданного потребителем гранулометрического размера в многоступенчатом барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток. При этом на завершающей стадии выполнили выборочный контроль качества готовой порошковой продукции по стандартным методикам.
Выполнили модифицирование порошковых продуктов летучей золы введением 0,5 мас.% в качестве ионогенных поверхностно-активных веществ алкилсульфоната натрия в процессе смешения в шаровой мельнице в течение 1,5 минут.
В зависимости от заданных потребителем требований последующего практического промышленного использования отбор порошкового продукта летучей золы выполняли на любом этапе его переработки, например, после его диспергирования в мельницах, или после его модифицирования поверхностно активными веществами, или после выполнения его дожигания и термической очистки от сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока»).
Создана экологически чистая и безотходная угольная тепловая электрическая станция с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией массы летучей золы.
Пример 2. Селективную некаталитическую очистку дымовых газов от оксидов азота выполнили подачей предварительно приготовленной парогазовой восстановительной смеси на основе карбамида в газоход топливосжигающего агрегата угольной тепловой электрической станции с температурой потока очищаемых дымовых газов 900°С. Парогазовую восстановительную смесь предварительно получили в подключенном к газоходу высокоскоростном реакторе в течение 0,5 сек путем введения в контакт с перегретым водяным паром при его давлении 0,7 МПа водного раствора карбамида с концентрацией 28 мас.%, при времени контакта водного раствора карбамида и перегретого до 300°С водяного пара в течение 1,5 сек. При этом объем подаваемого в поток перегретого водяного пара водного раствора карбамида составлял 1000 кг/час в зависимости от заданной тепловой эксплуатационной нагрузки топливосжигающего агрегата.
Улавливали летучую золу в дымовых газах на электрических фильтрах с использованием неоднородного электрического поля постоянного тока 0,88 А с рабочим напряжением 50 кВ, с коэффициентом мощности 0,6, при времени восстановления после пробоя электрофильтра 3 мс, причем объем улавливания летучей золы на электрических фильтрах составляет 99%. Съем летучей золы с электрических фильтров осуществляли при использовании периодического автоматического импульсного встряхивания фильтров воздухом под давлением 5,5 МПа от стационарной компрессорной станции в силосы-бункеры.
2
3
э
Выполнили диспергирование снятой с электрических фильтров и собранной в силосах-бункерах массы летучей золы, содержащей до 20 мас.% свободного углерода, в шаровых мельницах с получением высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта летучей золы с размером частиц от 0,4 до 15 мкм. При этом количество порошковой фракции летучей золы с размером частиц от 0,4 до 10 мкм, с удельной поверхностью 25-29,6 м/г и насыпной плотностью 750-900 кг/м составляет 76%. В процессе диспергирования порошковой фракции летучей золы в шаровых мельницах использовали в качестве мелющих тел мельниц шары, изготовленные из углеродистой конструкционной стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода 0,8 и с твердостью поверхностного слоя мелющих тел в пределах 58-59 HRC.
Затем выполнили дожигание диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, в инертной среде аргона в топках с кипящим слоем при температуре 650°С в течение 1,0 часа до содержания свободного углерода в количестве 0,36 мас.% при использовании принудительной подачи природного газа под давлением 0,4 МПа до выхода на режим «кипящего слоя». При этом одновременно с процессом дожигания выполнили процесс термического удаления содержащегося в диспергированном высокоактивном порошковом продукте летучей золы сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока») до его содержания в пределах 0,07 мас.%. Выделенный при этом аммиак направляли в топливосжигающий агрегат для дополнительного использования в зоне контакта водного раствора карбамида и перегретого до 300°С водяного пара. Полученное тепло от дожигания диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы дополнительно использовали для увеличения количества отпускаемой потребителям с электростанции тепловой энергии.
Затем выполнили фракционирование с разделением полученного порошкового продукта летучей золы на партии заданного потребителем гранулометрического размера в многоступенчатом барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток. При этом на завершающей стадии выполнили выборочный контроль качества готовой порошковой продукции по стандартным методикам.
Выполнили модифицирование порошковых продуктов летучей золы введением 2,2 мас.% в качестве ионогенных поверхностно-активных веществ алкилсульфоната натрия в процессе смешения в шаровой мельнице в течение 10 минут.
В зависимости от заданных потребителем требований последующего практического промышленного использования отбор порошкового продукта летучей золы выполняли на любом этапе его переработки, например, после его диспергирования в мельницах, или после его модифицирования поверхностно-активными веществами, или после выполнения его дожигания и термической очистки от сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока»).
Создана экологически чистая и безотходная угольная тепловая электрическая станция с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией массы летучей золы.
Пример 3. Селективную некаталитическую очистку дымовых газов от оксидов азота выполнили подачей предварительно приготовленной парогазовой восстановительной смеси на основе карбамида в газоход топливосжигающего агрегата угольной тепловой электрической станции с температурой потока очищаемых дымовых газов 1200°С. Парогазовую восстановительную смесь предварительно получили в подключенном к газоходу высокоскоростном реакторе в течение 3 сек путем введения в контакт с перегретым водяным паром при его давлении 1,2 МПа водного раствора карбамида с концентрацией 18 мас.%, при времени контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200°С водяного пара в течение 3 сек. При этом объем подаваемого в поток перегретого водяного пара водного раствора карбамида составлял 1200 кг/час в зависимости от заданной тепловой эксплуатационной нагрузки топливосжигающего агрегата.
Улавливали летучую золу в дымовых газах на электрических фильтрах с использованием неоднородного электрического поля постоянного тока 1,0 А с рабочим напряжением 40 кВ, с коэффициентом мощности 0,7, при времени восстановления после пробоя электрофильтра 2,5 мс, причем объем улавливания летучей золы на электрических фильтрах составляет 99%. Съем летучей золы с электрических фильтров осуществляли при использовании периодического автоматического импульсного встряхивания фильтров воздухом под давлением 6 МПа от стационарной компрессорной станции в силосы-бункеры.
2
3
Выполнили диспергирование снятой с электрических фильтров и собранной в силосах-бункерах массы летучей золы, содержащей до 20 мас.% свободного углерода, в планетарных мельницах с получением высокодисперсного и высокоактивного порошкового продукта летучей золы с размером частиц от 0,4 до 15 мкм. При этом количество порошковой фракции летучей золы с размером частиц от 0,4 до 10 мкм, с удельной поверхностью 25-29,6 м/г и насыпной плотностью 750-900 кг/м составляет 81%. В процессе диспергирования порошковой фракции летучей золы в шаровых мельницах использовали в качестве мелющих тел мельниц шары, изготовленные из природной яшмы.
Затем выполнили дожигание диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы, содержащего до 20 мас.% свободного углерода, в воздушной среде в топках с кипящим слоем при температуре 850°С в течение 0,5 часа до содержания свободного углерода в количестве 0,5 мас.% при использовании принудительной подачи природного газа под давлением 0,25 МПа до выхода на режим «кипящего слоя». При этом одновременно с процессом дожигания выполнили процесс термического удаления содержащегося в диспергированном высокоактивном порошковом продукте летучей золы сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока») до его содержания в пределах 0,1 мас.%. Выделенный при этом аммиак направляли в топливосжигающий агрегат для дополнительного использования в зоне контакта водного раствора карбамида и перегретого до 200°С водяного пара. Полученное тепло от дожигания диспергированного высокоактивного порошкового продукта летучей золы дополнительно использовали для увеличения количества отпускаемой потребителям с электростанции тепловой энергии.
Затем выполнили фракционирование с разделением полученного порошкового продукта летучей золы на партии заданного потребителем гранулометрического размера в многоступенчатом барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток. При этом на завершающей стадии выполнили выборочный контроль качества готовой порошковой продукции по стандартным методикам.
Выполнили модифицирование порошковых продуктов летучей золы введением 1,4 мас.% в качестве ионогенных поверхностно-активных веществ алкилбензолсульфоната натрия в процессе смешения в планетарной мельнице в течение 5 минут.
В зависимости от заданных потребителем требований последующего практического промышленного использования отбор порошкового продукта летучей золы выполняли на любом этапе его переработки, например, после его диспергирования в мельницах, или после его модифицирования поверхностно активными веществами, или после выполнения его дожигания и термической очистки от сорбированного непрореагировавшего аммиака (аммиака «проскока»).
Создана экологически чистая и безотходная угольная тепловая электрическая станция с комплексной некаталитической очисткой дымовых газов от оксидов азота и с отбором летучей золы, ее измельчением, дожиганием свободного углерода, фракционированием и полной утилизацией массы летучей золы.