Экологические проблемы производства энергии Проблема теплового загрязнения Экологические проблемы тепловой энергетики Экологические проблемы ядерной энергетики Альтернативный источник энергии

Выбросы азота и очистка от них

 Источником оксидов азота на ТЭС является молекулярный азот воздуха и азотосодержащие компоненты топлива. Первые часто называют "термические", вторые - "топливные" оксиды азота.

 Совокупность явлений, происходящих при окислении азота воздуха, может быть описана на основании теории Н.Н.Семенова - Я.Б.Зельдовича - Д.А.Франк-Каменецкого [59, 106]. Условием окисления азота воздуха является диссоциация молекулы кислорода воздуха под действием высоких температур (более 1473 К), идущая с поглощением теплоты:

О2<=>О+О-495 кДж/моль.

 Атомарный кислород реагирует с молекулой азота, а образовавшийся в результате эндотермической реакции атомарный азот вступает в экзотермическую реакцию с молекулярным кислородом:

N2O<=>NO+N-314 кДж/моль;

O2+N=NO+O+134 кДж/моль;

N2+O2=2NO-180 кДж/моль.

  В последние 5...8 лет вопросам образования оксидов азота уделялось большое внимание [29, 49, 53, 55, 59, 78, 86, 132]. Кроме “топливных” и “термических” оксидов в зоне температур ниже 1800 К (за пределами ядра факела) образуются “быстрые” оксиды азота. Их содержание во многом определяет минимальный выход оксида азота в зоне горения [97-99]. “Топливные” оксиды образуются на начальном участке факела при температурах около 1000 К. При этом, относительно большое влияние “топливных” оксидов азота имеет место в котлах малой мощности, для которых температуры в ядре факела невысоки и образование “термических” оксидов по этой причине незначительно.

  Методы химической очистки газов от NOХ бывают:

окислительные, основанные на окислении оксида азота в диоксид с последующим поглощением различными поглотителями;

восстановительные, основанные на восстановлении оксида азота до азота и кислорода с применением катализаторов;

сорбционные, основанные на поглощении оксидов азота различными сорбентами (цеолитами, торфом, коксом, водными растворами щелочей и др.).

 Применительно к очистке дымовых газов котлов наиболее перспективны восстановительные методы. Один из них - метод восстановления с помощью аммиака. Этот метод основан на взаимодействии аммиака с оксидами азота при определенных температурах по следующим основным реакциям:

4NO+4NH3+O2®4N2+6H2O;

6NO+8NH3®7N2+12H2O.

  При высоких температурах (900...1100О С) они протекают без катализаторов. Дозирование аммиака осуществляется в зависимости от режимов работы котла, чтобы исключить его проскок в атмосферу (на практике полностью исключить проскок аммиака не удается и он может составлять 3,8 мг/м3 [25]). При более низких температурах (573...723 К) реакция разложения оксидов азота протекает только в присутствии катализатора. В качестве катализаторов используются оксиды различных металлов (титан, хром, ванадий). Они наносятся на элементы с развитой поверхностью, выполненные в виде сот, гранул или пластин.

Авторы модели Римского клуба А.Кинг и Б.Шнейдер выделяют четыре важнейших глобальных проблемы:

демографическую,

экологическую,

продовольственную,

энергетическую.

Связь между ними очевидна. В целом они являются единым клубком процессов со сложнейшим переплетением взаимодействий причин и следствий, причет часто следствия становятся причинами других процессов.

Сложнейшая мировая проблема – это демографическая проблема, обусловленная взрывным ростом населения планеты. Она влияет на рост потребления ресурсов, который в свою очередь приводит к возрастанию нагрузки на окружающую среду, резкому ухудшению ее качества и истощению ресурсов. Далее получают развитие различные негативные экологические процессы: опустынивание, обезлесевание, истощение почв, деградация ландшафтов, формирующие продовольственную проблему: недоедание, голод, что становится причиной социально-политических конфликтов и войн, разбалансирущих неустойчивую систему мирового хозяйства. Осознание катастрофичности сложившегося типа экономического развития и взаимозависимости всех эколого-экономических процессов явилось причиной начала разработки концепции мирового развития с экологическими ограничениями. Большое влияние на формирование концепции развития с учетом экологических ограничений оказал доклад Международной комиссии по окружающей среде и развитию (МКОСР) «Наше общее будущее», выполненный по заданию ООН в 1987 году. Целью доклада являлась разработка глобальной программы изменений в мировом развитии. В докладе были предложены долгосрочные стратегии в области охраны окружающей среды, которые смогли бы обеспечить устойчивое развитие мировой экономики на длительный период. После опубликования доклада и одобрения его Генеральной Ассамблеей ООН в обиход вошло понятие «устойчивое развитие». Существует много формулировок этого термина. Самым распространенным является его следующее определение: «Устойчивое развитие – это экономическое развитие на основе неистощительного экологически целесообразного природопользования, обеспечивающее высокое качество жизни людей в цепи поколений.

Вопросы устойчивого развития подробно рассматриваются еще в одной работе Д.Медоуза, опубликованной через 20 лет после первой, в 1991 году. Название этой работы «За пределами роста» является достаточно символичным, так как впервые в работе четко разграничены понятия «рост» и « развитие». Основной постулат этой работы заключается в том: есть пределы росту, но нет пределов развития. Д.Медоуз писал «очевидна необходимость и неизбежность такой цели человеческого существования, которая не потребует постоянного физического роста».

Как уже отмечалось выше, дымовые газы являются основным источником загрязнения от действия ТЭС.

В другой установке водо-инерционного типа на орошение подается вода под давлением 240 бар с температурой около 205О С.

В связи с опасностью использования аммиака (высокая токсичность), и необходимостью специальных мер защиты персонала, за рубежом, в частности в Германии [25], проходят промышленные испытания установки с использованием вместо аммиака карбамида, по другому мочевины (NH2)2СО.

Общие сведения Без термической подготовки в физическом смысле, сжигание твердых топлив в котлах невозможно вообще.


Нормы радиационной безопасности