СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ СЖИГАНИИ УГЛЕЙ В ТОПКАХ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
METHOD FOR REDUCING HAZARDOUS EMISSIONS DURING COMBUSTION OF COALS IN FLUIDISED BED FURNACES

Изобретение относится к способам снижения вредных выбросов, образующихся при сгорании твердого топлива.
2
3
Известен способ сжигания углей, при котором для снижения выбросов вредных веществ используют природные цеолиты в качестве присадки при брикетировании твердого топлива для поглощения выделяющихся при горении газов SO, SO (Заявка Японии №53-36501, кл. C10L 10/00, 1978).
Недостатком указанного способа является низкая эффективность снижения вредных выбросов оксида серы, кроме того, сжигание угля в топках с кипящим слоем невозможно без размола брикетов, что снижает целесообразность брикетирования.
Наиболее близким к заявляемому является способ сжигания углей, при котором угли сжигают совместно с предварительно загруженным инертным материалом, например песком или шамотом, с добавлением известняка в качестве присадки для снижения выбросов вредных веществ, в частности оксидов серы (М.Кубин. Сжигание топлива в кипящем слое: Пер. с чешск. / Под ред. В.Р.Котлера. - М.: Энергоатомиздат, 1991, с.32, 99).
Недостатком данного способа является то, что при сжигании углей с данной присадкой в топках с кипящим слоем, в уносе может наблюдаться относительно высокое содержание СаО, а это приводит к высокому сопротивлению золы и соответственно низкой эффективности электрофильтров, также необходима утилизация СаО (М.Кубин. Сжигание топлива в кипящем слое: Пер. с чешск. / Под ред. В.Р.Котлера. - М.: Энергоатомиздат, 1991, с.34).
2
Техническим результатом изобретения является снижение вредных выбросов оксидов серы SO в топках с кипящим слоем.
2
2
2
3
2
2
Результат достигается тем, что способ сжигания углей в котлах с кипящим слоем, включающий предварительную загрузку в топку инертного материала, например песка или шамота, отличается тем, что в состав инертного материала вводят природный цеолит (клиноптилолит состава (NaK)·O·AlO·10SiO·8HO) в количестве 18-22% от объема инертного материала, при этом для восполнения потерь цеолита производят периодическое (раз в 2-3 дня) введение цеолита в топку котла в количестве, определяемом по формуле
C
где M - масса добавляемого природного цеолита, кг;
T
M - масса топлива, сожженного в котле после предыдущей добавки цеолита;
2
- необходимый уровень концентрации SO, поддерживаемый применением способа, ppm;
2
- концентрация SO при отсутствии цеолитов в инертном материале, ppm;
2
- установившаяся концентрация SO, при которой дальнейшее повышение содержания цеолитов в инертном материале не дает заметного снижения оксидов серы, ppm;
П
S - приведенная серность топлива, % кг/ГДж.
2
2
2
3
2
2
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в состав инертного материала, загружаемого в топку до пуска котла, включают природный цеолит (клиноптилолит состава (NaK)·O·AlO·10SiO·8HO), а в процессе эксплуатации производят периодическое восполнение адсорбировавшего газа и вынесенного из топки цеолита в количестве, пропорциональном расходу сжигаемого топлива.
2
Клиноптилолит является алюмосиликатом, содержащим кристаллизационную воду. При нагревании, что имеет место при попадании его в зону кипящего слоя топки, происходит отщепление этой воды и происходит образование развитой системы пор, так называемой внутренней поверхности. Это обуславливает появление высоких адсорбционных свойств у клиноптилолита по поглощению SO.
2
Способ осуществляется следующим образом. До пуска котла с топкой кипящего слоя производят загрузку инертного материала (например, песка или шамота) и природного цеолита в количестве 18-22% от объема инертного материала. В процессе эксплуатации производят периодическую (раз в 2-3 дня) добавку природного цеолита в количестве, необходимом для поддержания высоты слоя и поддержания эффекта снижения выбросов SO. Масса добавляемого цеолита определяется соотношением
Пример. В котле с топкой кипящего слоя сжигался уголь Харанорского месторождения.
Проводились первоначальные исследования по определению экологических и технико-экономических показателей работы котлов без добавления цеолита.
3
3
При предварительной загрузке инертного материала, до начала эксплуатации котла, производили добавку цеолита в количестве 20% от объема инертного материала. Объем инертного материала без добавки цеолита составлял около 1 м (около 1500 кг), объем цеолита составил 0,2 м (180 кг). После начала эксплуатации котлоагрегата проводились замеры по определению экологических и технико-экономических показателей работы с периодичностью в 12 часов в течение 3-х суток. После трех суток с момента начала эксплуатации и периодически до момента полного слива слоя производили добавление цеолитсодержащей породы в количестве 45-60 кг (в зависимости от расхода топлива на котел), для восполнения цеолита, вынесенного из слоя. При сливе всего слоя или его части производили восполнение инертного материала с добавлением цеолита в той же пропорции. Осредненные и обобщенные результаты промышленных испытаний, приведенные к циклу в 3 дня с момента восполнения цеолита в слое, приведены в таблице 1.
Оценка экологического эффекта применения цеолита в топках НТКС (низкотемпературного кипящего слоя) на примере котлов КЕ-10/14 и КЕ-10/14 П/С производилась на основе проведенных испытаний. Месячные отпуски тепловой энергии находились при расчетной нагрузке 11 Гкал/ч (нагрузка ГВС 1,6 Гкал/ч). Результаты оценки экологического эффекта применения разработанной методики использования цеолитов для снижения вредных выбросов при сжигании углей в топках НТКС приведены в таблице 2.
Таблица 1
Результаты промышленных испытаний
№ п/п
Время с начала подачи цеолита приведенное к циклу в 3 дня, часы
SO<sub>2</sub>, ppm
ASO<sub>2</sub>, ppm
<img file="00000006.tif" he="7" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
0
30
68
0,95
2
12
27
71
0,91
3
24
25
73
0,89
4
36
28
70
0,81
5
48
31
67
0,7
6
60
33
65
0,65
7
72
34
64
0,59
Среднее значение за цикл 72 часа
30
68
0,79
Таблица 2
Результаты оценки экологического эффекта
№ п/п
Месяцы
Отпуск тепловой энергии, Гкал
Массовый выброс SO<sub>2</sub>, кг (без использования цеолита)
Массовый выброс SO<sub>2</sub>, кг (с использованием цеолита)
ΔSO<sub>2</sub>, кг
1
Январь
5362,25
2584
791
1793
2
Февраль
4883,71
2353
720
1633
3
Март
3879,53
1869
572
1297
4
Апрель
2401,72
1157
354
803
5
Май
810,896
391
120
271
6
Июнь
0
0
0
0
7
Июль
0
0
0
0
8
Август
0
0
0
0
9
Сентябрь
552,402
266
81
185
10
Октябрь
2303,9
1110
340
770
11
Ноябрь
4110,1
1980
606
1374
12
Декабрь
5170,86
2491
763
1729
Годовое значение
29475,4
14202
4347
9854
2
Таким образом, на основе вышеизложенных экспериментальных данных можно сделать вывод, что изобретение позволяет снизить выбросы оксидов серы SO в котлах, имеющих топку с кипящим слоем.