Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде Distr.: General 21 October 2015 Russian Original: English



жүктеу 4.34 Mb.
бет8/42
Дата11.10.2018
өлшемі4.34 Mb.
түріПрограмма
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   42

2.2 Преобразование ртути при сжигании угля


Основными горючими составляющими угля являются элементарный углерод, водород и их соединения.

Физические и химические преобразования, которые ртуть проходит во время сжигания угля и в составе образующих дымовых газов, схематично показаны на Рисунок 2 (Galbreath and Zygarlicke, 2000). Ртуть связывается преимущественно с неорганическими минеральными компонентами угля, хотя в некоторых работах предполагалось и связывание с органическими компонентами угля с образованием ртутьорганических соединений (Swaine, 1990; Groen and Craig, 1994; Finkelman, 1994). Соответственно, преобладающим в угле ртутьсодержащим минералом является пирит (FeS2). В редких случаях аномально высокого обогащения ртутью последняя может содержаться в киновари (HgS) (Kolker et al. 2006; Kolker, 2012 и упомянутая в них литература). При разложении содержащих ртуть минералов (и, возможно, ртутьорганических соединений) во время сжигания (>1400°C) ртуть преобразуется в элементарную форму (Hg0). Этот механизм первоначальный механизм трансформации при сжигании не зависит от того, в какой форме ртуть присутствует в угле.



Рисунок 2. Потенциальное преобразование ртути во время сжигания и дожигания (Galbreath and Zygarlicke, 2000)



Catalytic oxidation

Каталитическое окисление

Chlorination

Хлорирование

Sorption

Сорбция

Ash formation

Образование золы

Coal

Уголь

Combustion

Сжигание

Postcombustion

Дожигание

Vaporization

Улетучивание

Hg (p) species

Виды Hg (p)

Выбросы ртути из угольных котлов можно разделить на три основные категории: выбросы газообразной ртути (Hg0), газообразной окисленной ртути (Hg2+) и связанной с частицами ртути (Hgp), которая может иметь форму элементарной или окисленной ртути. Относительные количества этих трех основных форм ртути в дымовых газах представляют собой так называемые «формы нахождения» ртути. Предполагается, что бромирование или хлорирования ртути может быть основным механизмом ее химического преобразования, которое влияет на формы ее нахождения. К числу других потенциальных механизмов относится взаимодействие ртути с поверхностями зольных частиц, на которых находятся реактивные химические вещества, катализаторы и зоны сорбционной активности; это взаимодействие приводит к преобразованию элементарной ртути в оксид, а также элементарной и окисленной ртути в ртуть, связанную с твердыми частицами (Galbreath and Zygarlicke, 2000).

В газовой фазе окисление происходит главным образом с участием различных форм хлора, которые изначально присутствует в угле, по мере охлаждения газов при прохождении через подогреватель воздуха и воздухоочистные устройства. Степень окисления ртути в газовой фазе сильно зависит от сорта угля, концентрации хлора в угле и условий эксплуатации котлоагрегата (например, соотношения воздуха и топлива и рабочей температуры). Так, в исследовании по определению форм нахождения ртути в 14 различных системах сжигания угля сообщается, что на технологическом отрезке до воздухоочистных устройств окисленная ртуть может присутствовать в пропорции от 30 до 95 процентов (Prestbo and Bloom, 1995). Обзор литературы показывает, что содержание окисленной ртути, как правило, составляет 45–80 процентов, при этом основной окисляемой формой ртути является ее хлорид (Senior et al., 2004).

На электростанциях и в промышленных котлоагрегатах используются различные методы сгорания или сжигания угля. К ним относятся:



  • сжигание пылевидного угля во взвешенном состоянии (сжигание пылевидного угля);

  • сжигание в слоевой топке (т.е. сжигание на медленно движущихся или стационарных решетках);

  • сжигание в псевдоожиженном слое (стационарного пузырьквого типа или циркулирующем псеводоожиженном слое);

  • сжигание измельченного угля в циклонной топке.

Бóльшая часть выработки пара на крупных ТЭЦ производится за счет сжигания пылевидного угля. В пылеугольном котлоагрегате мелко дробленый уголь измельчается до порошкообразного состояния, после чего подается непосредственно на отдельные горелки, где, смешиваясь с подогретым топочным воздухом, сжигается в пламени горелки. Тепловая энергия от сжигания используется для производства пара, который приводит в движение турбогенератор, производящий электроэнергию. Полевые эксперименты показывают, что соотношение форм нахождения на протестированных пылеугольных котлах сильно различаются (Wang et al., 2010).

В некоторых регионах мира до сих пор применяется сжигание в слоевой топке, в основном в небольших котлоагрегатах. При сжигании в слоевой топке подогретый воздух проходит вверх через отверстия в решетке. Под решетками расположены заслонки, обеспечивающие правильное смещение потока воздуха. При дожигании (с добавлением вторичного воздуха над решеткой) увеличивается турбулентность газов, поступающих из решетки, и подается необходимый воздух к тем фрагментам топлива, которое сгорает во взвешенном виде. По сравнению с пылеугольными котлами в слоевых топках в целом образуется меньше твердых частиц (ТЧ) на единицу сжигаемого топлива, а сами частицы имеют более крупный размер, так как сгорание происходит в статическом слое без существенного переноса золы в отработанные газы.

Сжигание в кипящем слое особенно практично при работе на низкосортном угле (поскольку не требует его сушки). В топке с псевдоожиженным слоем пузырькового типа размер частиц угля и скорость вертикального воздушного потока настраиваются таким образом, чтобы создать обособленную горизонтальную плоскость, которая отделяет активный слой от открытой топки с перемежающимся потоком. Основным механизмом регулирования температуры слоя и теплопередачи к стенам камеры сгорания, а также к любой поверхности нагрева, погруженной в псевдоожиженный слой является изменение общего количества твердых веществ. Температура в топке с псевдоожиженным слоем может регулироваться лишь в узком диапазоне. Локальные измерения концентраций ртути из котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем показывают, что преобладающим типом ртути в дымовом газе такого котла является ртуть в виде твердых частиц (Duan et al., 2010).

При сжигании в циклонной топке измельченный (но не порошкообразный) уголь сжигается в вихревой топочной камере при высоких температурах, при этом бóльшая часть минерального вещества из угля преобразуется в жидкий шлак. Затем в топку поступают горячие газы, которые сообщают тепло ее стенкам и потоками передают тепло образующемуся пару, направляемому на турбогенератор для производства электроэнергии. По сравнению с пылеугольными котлами в циклонных котлах образуется меньше золы на единицу сжигаемого угля, так как большая часть минерального вещества в циклонном котле превращается в жидкий шлак, который собирается из нижней части вихревой камеры сгорания.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   42


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет