14 583 21 0004 Федеральная целевая программа Исследования

14. 583. 21. 0004 Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014— 2020 годы» Приоритетное направление: Рациональное природопользование Программное мероприятие: III Ежегодная Всероссийская научнопрактическая конференция «Исследования и разработки « 2016 – Соглашение № 14. 583. 21. 0004 на период 2014 - 2016 гг. Тема: Разработка эффективной технологии снижения содержания оксидов серы и азота, а также ртути, в дымовых газах тепловых электростанций угольной генерации Руководитель проекта: д. т. н. , проф. О. В. Тайлаков Получатель субсидии Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» Партнеры Иностранный партнер: Шаньдунский научно-технический университет (http: //www. sdust. edu. cn). Обобщение и анализ опыта работ в КНР в области очистки дымовых газов угольных электростанций от вредных примесей; эксперименты в лабораторных условиях по разработке способов снижения содержания оксидов серы и азота, а также ртути в дымовых газах угольных электростанций; разработка технических предложений по созданию комплексной технологии и опытной установки эффективной очистки дымовых газов тепловых электростанций; совместные испытания с российской стороной пилотной установки в полупромышленных условиях. Ключевые партнеры: Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (http: //catalysis. ru). Разработка методики синтеза катализаторов процесса De. NOx, синтез лабораторных партий катализаторов, разработка экспериментального стенда для исследования очистки газовых выбросов от NOx, SOx. ФИЦ угля и углехимии СО РАН (http: //www. kemsc. sbras. ru/ru). Разработка научных основ технологии каталитической очистки дымовых газов тепловых электростанций, работающих на угле, от токсичных компонентов; анализ сырья (угля): состав зольной части угля, элементный анализ CHNS, ИК спектроскопия, термогравиметрический анализ, калориметрия. Ожидаемые результаты проекта 1. Технология очистки дымовых газов тепловых электростанций, работающих на угольном топливе, от оксидов серы и азота, а также от ртути, позволяющая снизить содержание этих веществ в газовых выбросах до значений, близких к нулевым. 2. Апробация элементов разработанной технологии очистки газовых выбросов электростанций, работающих на угле, от оксидов серы и азота, а также от ртути на пилотной установке в полупромышленных условиях. 3. Структура и состав автоматизированной системы управления процессом подавления оксидов серы и азота в выбросах тепловых электростанций угольной генерации. Ожидаемые результаты соответствуют мировым тенденциям в области удаления оксидов азота и серы из дымовых газов, направленных на решение проблем экологии. Принятый при реализации проекта в качестве базового – с предполагаемой последующей модернизацией – блочный тип катализаторов широко используется в практике газовой очистки в европейских странах и в Японии. Цели и задачи проекта Целями проекта являются: - разработка комплексной технологии эффективной очистки дымовых газов тепло- и электростанций, работающих на угольном топливе, от оксидов серы и азота, а также от ртути; - разработка и испытание в полупромышленных условиях элементов пилотной установки, обеспечивающей эффективное снижение содержания ртути и оксидов серы и азота в газовых выбросах угольных тепловых электростанций. Проект направлен на решение задачи повышения роли угля в топливноэнергетическом балансе РФ посредством существенного снижения техногенной нагрузки на окружающую среду тепловых электростанций угольной генерации за счет уменьшения содержания вредных веществ (оксидов серы и азота, а также ртути) в их дымовых выбросах. Перспективы практического использования Практическое использование разработанной в процессе выполнения проекта технологии очистки дымовых газов угольных электростанций от оксидов серы и азота, а также от элементарной ртути позволит расширить экологическую эффективность угольной генерации. Потенциальными потребителями полученных результатов являются тепло- и электростанции, использующие в качестве энергетического сырья уголь. Результаты работы в первоочередном порядке могут быть внедрены на нескольких крупных ТЭС Кемеровской области – региона, энергогенерирующие производства которого работают преимущественно на угле. Следует ожидать, что полученные результаты в своем развитии и последующем внедрении в производство окажут влияние на повышение энергетической безопасности Российской Федерации и будут способствовать сохранению в структуре топливно-энергетического баланса страны использование угольного топлива. Текущие результаты проекта Схема экспериментальнои установки абсорбционнои очистки газов от Экспериментальный стенд для вредных компонентов: исследование активности 1 – инжекционное устрои ство; 2 – катализаторов в виде блоков сотовои воздуходувка; 3 – ввод газовоздушнои структуры в процессах очистки смеси в скруббер; 4 – скруббер газовых выбросов от NOx и SOx Вентури; 5 – циклон; 6 – расходомер; 7 – выход очищеннои газовои смеси; 8 – газоанализатор; 9 – резервуар; 10 – вентиль; 11 – вход подпиточного поглотителя; 12 – обратныи клапан; 13 – резервуар для поглотителя; 14 – насос; 15 – печь; 16 – форсунка; 17 – подогреватель воздуха; Зависимость количества поглощенного 18 – аналогово-цифровая система компонента SO 2 из газо-воздушнои смеси контроля и измерения; от плотности орошения q 19 – регулировочныи вентиль 14. 583. 21. 0004 1. Определены оптимальные условия процесса каталитической очистки дымовых газов, а также оптимальный состав катализаторов: а). Для процесса De. NOx - температура реакции 300 -350 0 С, соотношение NH 3/NO =1, скорость газовых потоков 5000 -15000 ч-1. Результаты экспериментов показали, что наиболее эффективны в процессе селективного каталитического восстановления (СКВ) оксидов азота аммиаком блочные катализаторы: Fe-Cr-Zn, прокаленный при 700 0 С, и этот же катализатор, модифицированный медью - Cu/Fe-Cr-Zn, прокаленный после модифицирования при 500ºС. При объемной скорости 5000 ч-1 все катализаторы на 100% очищают газовые выбросы от NOx. б). Для процесса De. SOx - температура реакции 600ºС, соотношение 25% CO + 75% Н 2, скорость газовых потоков 1000 -1500 ч-1. Результаты экспериментов позволили установить, что так же, как и в процессе СКВ оксидов азота, в процессе De. SOx наиболее эффективны блочные катализаторы: Fe-Cr-Zn, прокаленный при 700 0 С, и этот же катализатор, модифицированный медью - Cu/Fe-Cr-Zn, прокаленный после модифицирования при 500 0 С. Эффективность очистки возрастает при снижении скорости газового потока и достигает 83% при скоростях 10001500 ч-1. 2. Установлено, что метод ввода СПА в топочное пространство котла в составе ВУТ позволяет равномерно распределить сравнительно небольшое количество серопоглощающего агента в большом объеме зоны горения топлива и тем самым обеспечить максимальную степень его использования. Кроме того, исследованиями установлено, что применение технологии вихревого сжигания ВУТ усиливает эффект максимально возможного равномерного распределения СПА в зоне горения и повышает эффективность его применения.