АНАЛИЗ СПОСОБОВ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ НА ТЭС

А. Л. Попов, А. В. Студенников, А. В. Седляр.

Донецкий национальный технический университет

Анализ способов глубокой очистки дымовых газов показал, что глубокая очистка дымовых газов, насыщенных водяным паром, достигается в результате мокрой, полусухой или сухой очистки, за счет стадии конденсации, при этом основное количество водяного пара конденсируется благодаря охлаждению очищаемых дымовых газов. Этот процесс выгодно отличается тем, что обеспечивает настолько глубокую очистку отходящих газов от газообразных примесей, частиц пыли и аэрозолей, что их остаточное количество не превышает установленных нормативных значений. Целью существующих систем газоочистки является сокращение остаточного содержания в дымовых газах пыли и аэрозолей, с которыми в атмосферный воздух выбрасывались тяжелые металлы и токсичные органические компоненты загрязнений. Это достигается за счёт: охлаждения насыщенных водяными парами дымовых газов после скруббера с нейтральной промывной средой с целью образования тумана с использованием твердых дисперсных примесей в качестве центров кристаллизации; последующей очисткой газов в мокром электрофильтре для выделения из них тумана, аэрозолей и тонкодисперсной пыли в электрическом поле; повторным нагреванием и удалением очищенных и подсушенных газов; повторным использованием образующегося конденсата в качестве существенного элемента водного баланса газоочистной установки; кондиционированием дымовых газов путем закалки и промывки.

На рисунке 1 показан процесс выделения влаги методом конденсации.

Рис. 1. Выделение влаги методом конденсации: 1 количество конденсата в г/м³ при равном снижении температуры (10°С), но при различных первоначальных температурах газа; 2 — водяной пар; 3 — насыщение; 4 - конденсирующаяся влага.

Из рисунка видно, что содержащие водяные пары дымовые газы, выходящие из последнего скруббера с температурой Т, охлаждаются в холодильнике из коррозионостойкой стали в процессе косвенного теплообмена с охлаждающей средой до температуры Т-х. Разность температур на входе и выходе охладителя выбирается таким образом, чтобы сконденсировать более 50% содержащейся в дымовых газах влаги на частицах пыли и аэрозолей, используемых в качестве центров кристаллизации и выносимых с газообразными компонентами загрязнений, абсорбирующихся на поверхности капель образующегося тумана вместе с конденсирующейся водой, направляемой на физико-химическую очистку.

График наглядно показывает, что объем конденсата, образующегося при охлаждении насыщенного парами воды газа, при равном снижении температуры экспоненциально зависит от первоначальной температуры охлаждаемого газа.

Для конденсации воды из аэрозольно-воздушной смеси эта смесь должна быть перенасыщена водяными парами. Механизм такого перенасыщения газа водяным паром сводится к смешению двух насыщенных водяным паром газовых потоков с различными температурами.

Для охлаждения дымовых газов могут использоваться теплообменники представленные на рис.2.

Рис. 2. Типы охладителей дымовых газов.

1 — очищаемый газ не контактирует с охлаждающей средой; 2 — конденсирующаяся влага; 3 - высушенный газ; 4 — очищаемый газ контактирует с охлаждающей средой (теплообменник с Рашиг-кольцами); 5 — воздушный охладитель; 6 — водо-насыщенный газ; 7 — перелив конденсата; 8 — циркулирующая вода; 9 — очищаемый газ контактирует с охлаждающей средой (теплообменник инжекционного типа).

На рис. 2 в качестве примера приведены три типа различных теплообменников, которые могут использоваться для охлаждения дымовыхгазов. В первом из них конденсирующаяся влага не контактирует с охлаждающей средой, отделенной от конденсата стенкой охлаждающегоконтура. В двух других случаях (теплообменники с Рашиг-кольцами и инжекционный теплообменник) охлаждаемый газ контактируетохлаждающей средой, за счет чего происходит смешение охлаждающей среды с образующимся конденсатом, удаляемым из с системыизбыточной жидкости. в качестве

В результате процесса конденсации объем газа существенно снижается. За счет этого необходимые объемы последующих ступеней очистки могут быть заметно уменьшены. Это относится не только к строительным объемам, но и к потребляемой на последующих ступенях очистки энергии, используемой, например, для повторного нагревания сконденсированных газов. Следующее преимущество стадии конденсации очищаемых газов состоит в том, что обезвоженный в результате конденсации газ становится "сухим", что исключает конденсацию влаги на последующих ступенях фильтрапии и каталитической очистки газа, а типичный след водяных паров на выходе из дымовой трубы становится заметным только при очень холодной погоде. Данные способы могут быть использованы на тепловых станциях Донецкого региона.