УСТАНОВКА ДЛЯ ДВУХСТАДИЙНОЙ НЕКАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА В ГАЗОХОДЕ ТЕПЛОВОГО АГРЕГАТА

Полезная модель относится к селективной некаталитической очистке дымовых газов от оксидов азота с использованием карбамида и предназначена для снижения их содержания в продуктах сгорания тепловых агрегатов различного назначения при сжигании любых видов органического топлива.
Известна установка для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержащая источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник перегретого пара, смеситель восстановительного реагента с перегретым паром для подготовки восстановительной смеси, подаваемой в высокотемпературную зону газохода, источник активатора восстановительного реагента, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси, подаваемой в низкотемпературную зону газохода, а также линии, соединяющие указанные элементы установки и линии для подачи восстановительной и активированной восстановительной смесей в соответствующие температурные зоны газохода (RU 2403081, B01D 53/56, 2010 - ближайший аналог). В соответствии с ближайшим аналогом в качестве активатора восстановительной смеси предусматривается использование пероксида водорода. Данное вещество неудобно в эксплуатации, так как оно производится в виде водных растворов на специализированных химических предприятиях с доставкой на электростанцию в больших количествах в специальных емкостях. При использовании раствора пероксида водорода в производстве необходимо соблюдение определенного температурного режима его хранения и особых правил техники безопасности.
Целью полезной модели является улучшение технологических и эксплуатационных характеристик установки, включая безопасные условия работы персонала, достигаемым техническим результатом - создание установки, позволяющей обеспечивать более высокую и стабильную степень очистки дымовых газов от оксидов азота.
Это обеспечивается тем, что в установке для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержащей источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник перегретого пара, смеситель восстановительного реагента с перегретым паром для подготовки восстановительной смеси, подаваемой в высокотемпературную зону газохода, источник активатора восстановительного реагента, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси, подаваемой в низкотемпературную зону газохода, а также линии, соединяющие указанные элементы установки и линии для подачи восстановительной и активированной восстановительной смесей в соответствующие температурные зоны газохода, согласно полезной модели в качестве активатора восстановительного реагента выбран озон в виде озоно-воздушной смеси, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси выполнено в виде первого смесителя, один из входов которого соединен с источником восстановительного реагента, другой - с источником перегретого пара, и второго смесителя, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя, другой - с источником активатора восстановительного реагента. При этом устройство для подготовки активированной восстановительной смеси дополнительно может содержать нагреватель, установленный на линии, соединяющей выход второго смесителя с низкотемпературной зоной теплового агрегата.
На чертеже схематически изображена установка согласно полезной модели.
Установка для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, в данном случае энергетического котла 1, содержит источник 2 восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник 3 перегретого пара, смеситель 4 восстановительного реагента, соединенный линией 5, оборудованной насосом-дозатором 6, с источником 2 восстановительного реагента и паропроводами 7, 8 - с источником 3 перегретого пара. Линией 9 смеситель 4 соединен с раздающим устройством 10, установленным в высокотемпературной зоне газохода котла 1. Установка содержит также источник активатора восстановительного реагента - генератор 11 озоно-воздушной смеси и устройство 12 для подготовки активированной восстановительной смеси, выполненное в виде первого смесителя 13, один из входов которого соединен линией 14, оборудованной насосом-дозатором 15, с источником 2 восстановительного реагента, другой - паропроводами 7, 16 с источником 3 перегретого пара, и второго смесителя 17, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя 13, другой - с генератором 11 озоно-воздушной смеси. Линией 18 выход смесителя 17 соединен с раздающим устройством 19, установленным в низкотемпературной зоне газохода по ходу газов перед регенеративным воздухоподогревателем 20 и дымососом 21. На линии 18 перед газоходом установлен нагреватель 22.
Описание работы установки
В котле 1 при сжигании топлива в продуктах его сгорания образуются оксиды азота. Для уменьшения их содержания в выбрасываемых через дымовую трубу (на чертеже не показана) дымовых газах в высокотемпературной (900…1000 ºС) и низкотемпературной (300…500 ºС) зонах газохода указанного котла проводят очистку газообразных продуктов сгорания путем обработки их восстановительной реагентной смесью. Для этого отдельно для каждой из указанных температурных зон готовят свою восстановительную реагентную смесь. В частности, для высокотемпературной зоны восстановительную реагентную смесь, подаваемую через раздающее устройство 10, готовят в смесителе 4 куда из источника 2 подают водный раствор карбамида необходимой концентрации и из источника 3 (коллектор острого пара котла 1) перегретый пар. При этом их смешение производят при температуре в диапазоне 150…500 ºС, давлении 3…10 атм., в течение 0,5…5,0 с. Для низкотемпературной зоны реагентную смесь, подаваемую через раздающее устройство 19, готовят последовательно в смесителе 13, куда из источника 2 подают водный раствор карбамида и из источника 3 перегретый пар (смешение производят при тех же параметрах, что и в смесителе 4), после чего полученную смесь направляют во второй смеситель 17, где ее смешивают с активатором карбамида озоном в виде озоно-воздушной смеси, подаваемой из ее генератора 11. При этом массовое отношение озон: карбамид составляет 0,01…1,0. Для интенсификации процесса очистки отходящих газов от оксидов азота в низкотемпературной зоне газохода восстановительная реагентная смесь, полученная в смесителе 17, перед вводом ее в газоход для повышения химической активности может быть подогрета в нагревателе 22 до температуры 150-200 ºС.
Использование озона в качестве активатора карбамида позволяет получать активатор в виде озоно-воздушной смеси с помощью соответствующего генератора 11 непосредственно в месте его технологического применения, что исключает необходимость дорогостоящей и опасной транспортировки активатора. Кроме того, химическая активность озоно-воздушной смеси значительно выше по сравнению с пероксидом водорода.