Б. П. Поршаков, А. А. Апостолов, В. И. Никишин газотурбинные установки на газопроводах


Выбросы загрязняющих веществ с продуктами сгорания и



страница28/43
Дата19.03.2018
Размер0.67 Mb.
ТипКнига
1   ...   24   25   26   27   28   29   30   31   ...   43

Выбросы загрязняющих веществ с продуктами сгорания и

  • методы их снижения




  1. К загрязняющим веществам, выбрасываемых с продуктами сгорания в атмосферу, применительно к работе ГТУ, как отмечалось выше, прежде всего следует отнести оксиды азота и углерода. Для номинального режима работы эксплуатируемых газотурбинных установок численные значения этих выбросов характеризуются данными табл. 4.1. [20].

  2. Номинальный режим работы газотурбинной установки характеризуется следующими показателями: температура наружного воздуха + 15 0С, давление наружного воздуха – 0,1013 МПа, относительная влажность воздуха – 60%, мощность на валу нагнетателя – 100%.

  3. Анализ данных табл. 4.1 показывает, что мощность выбросов оксидов азота, которые наиболее существенно влияют на окружающую среду и здоровье человека, для различных установок весьма сильно отличается друг от друга. Концентрация оксидов азота в регенеративных установках всегда выше, чем в установках без регенерации тепла отходящих газов, что объясняется тем, что температура воздуха на входе в камеру сгорания в них всегда выше, чем в установках без регенерации тепла отходящих газов. Так в установке типа ГТК-10 до модернизации камеры сгорания, концентрация NOx достигала величины порядка 350 мг/нм3 (табл. 4.1)

  4. Согласно ГОСТу, концентрация оксидов азота при работе на природном газе не должна превышать 150 мг/нм3, оксидов углерода - 100 мг/нм3 . Следует отметить, что лучшие образцы газотурбинных установок в части охраны окружающей среды имеют выбросы оксидов азота на уровне 70-100 мг/нм3.

  5. К методам снижения вредных выбросов с продуктами сгорания следует отнести: впрыск воды или пара в камеру сгорания для снижения максимальной температуры газов в зоне горения, использование химической очистки дымовых газов, модернизация камер сгорания и их горелочных устройств и т.д. [15, 18].

  6. К недостаткам реализации метода впрыска воды или пара следует отнести прежде всего большой расход воды, а также необходимость в ее специальной предварительной очистке от механических примесей и солей жесткости (кальция, магния). Примерный суточный расход воды только на один агрегат может доходить до 50-60 м3/сут что вызывает необходимость отказаться в условиях КС от этого метода снижения выбросов NOx.

Впрыск пара в камеру сгорания в принципе может быть реализован в ряде случаев, если на территории станции имеется котельная установка. Расчеты показывают, для агрегатов мощностью примерно 19 МВт впрыск пара в количестве примерно 2,5% от расхода первичного воздуха позволяет снизить выход оксидов азота примерно в два раза. Однако нигде эти методы на компрессорных станциях не используются.

Таблица 4.1



Показатели выбросов оксидов азота и углерода с продуктами сгорания для ряда газотурбинных установок, эксплуатируемых на газопроводах

  1. Тип ГТУРасход продуктов сгорания, нм3/с Мощность выброса NOx, г/сКонцентрация NOx, мг/нм3 Мощность выброса СО, г/сКонцентрац. СО мг/нм3 ГТ-700-5

  2. ГТК-5

  3. ГТ-6-750

  4. ГТН-6

  5. ГТ-750-6

  6. ГПА-Ц-6,3

  7. ГПУ-6

  8. ГПА-Ц-8

  9. ГТК-10

  10. ГПУ-10

  11. ГТН-10И

  12. ГТНР-10

  13. ГТК-16

  14. ГТН-16

  15. ГТН-16М-1

  16. ГПА-Ц-16

  17. ГПУ-16

  18. ГТН-25И

  19. ГТН-25

  20. ГТН-25-1

  21. Коберра-182

  22. Центавр 35,4

  23. 35,4

  24. 37,1

  25. 37,1

  26. 45,6

  27. 47,1

  28. 23,3

  29. 47,8

  30. 66,5

  31. 68,1

  32. 40,6

  33. 66,6

  34. 79,2

  35. 67,4

  36. 66,6

  37. 80,5

  38. 76,2

  39. 92,5

  40. 117,3

  41. 80,2

  42. 60,7

  43. 12,9 6,89

  44. 6,89

  45. 3,57

  46. 3,57

  47. 15,5

  48. 3,04

  49. 2,41

  50. 4,83

  51. 22,6

  52. 4,3

  53. 7,68

  54. 11,7

  55. 7,57

  56. 11,6

  57. 6,88

  58. 7,73

  59. 6,4

  60. 12,7

  61. 13,4

  62. 12,5

  63. 7,84

  64. 1,66 200

  65. 200

  66. 100

  67. 100

  68. 350

  69. 70

  70. 109

  71. 110

  72. 350

  73. 70

  74. 200

  75. 180

  76. 100

  77. 180

  78. 108

  79. 100

  80. 88

  81. 145

  82. 120

  83. 165

  84. 135

  85. 135 1,72

  86. 1,72

  87. 5,35

  88. 5,35

  89. 2,66

  90. 6,52

  91. 5,18

  92. 6,58

  93. 2,58

  94. 1,84

  95. 1,92

  96. 1,95

  97. 1,51

  98. 12,9

  99. 13,8

  100. 30,9

  101. 0,73

  102. 2,63

  103. 39,2

  104. 37,8

  105. 8,13

  106. 0,62 50

  107. 50

  108. 150

  109. 150

  110. 60

  111. 150

  112. 234

  113. 150

  114. 40

  115. 30

  116. 50

  117. 30

  118. 20

  119. 200

  120. 217

  121. 400

  122. 10

  123. 30

  124. 350

  125. 500

  126. 140

  1. 50

  2. За рубежом, методы впрыска воды или пара в камеру сгорания с целью снижения выбросов оксидов азота используется иногда только на крупных электростанциях.

  3. Существующие методы химической очистки дымовых газов от оксидов азота условно в принципе можно разделить на три группы [18].

  1. Окислительные, основанные на окислении оксида азота в диоксид с последующим его поглощением разного рода поглотителями;

  2. Восстановительные, основанные на восстановлении оксида азота до азота и кислорода с применением разного рода катализаторов;

  3. Сорбционные, основанные на поглощении оксидов азота разного рода сорбентами (например, адсорбция диоксида азота торфом, водными растворами щелочей и т.п.).

  1. Применительно к использованию ГТУ на газопроводах, основными направлениями борьбы с вредными выбросами с продуктами сгорания следует считать разного рода реконструкцию камер сгорания ГТУ с горелочными устройствами, организацию самого процесса сгорания топлива в камерах, включая метод предварительного смешения определенной порции воздуха и топлива перед подачей их в камеру сгорания и т.п.

Многочисленные исследования процессов горения топлива в камерах сгорания ГТУ проведенные различными авторами и организациями показывают, что основным направлением по снижению выбросов оксидов азота следует считать уменьшение объема зон горения с максимальным уровнем температуры. Это связано прежде всего с повышением качества процесса смесеобразования, обеднением рабочей смеси на участках формирования фронта пламени, организацией ступенчатого подвода топлива и воздуха по длине камеры сгорания.

  1. Так, например, реконструкция камер сгорания на агрегатах типа ГТК-10 за счет установки новых регистров и изменения отверстий в горелках, перераспределение воздушных потоков первичного воздуха, использовании так называемого «микрофакельного» горения, проведенные на ряде компрессорных станциях предприятия «Мострансгаз» позволили снизить содержание NOx, в выхлопных газах более чем в два раза. Термин «микрофакельное горение» подразумевает организацию сжигания топлива посредством создания целой системы многочисленных малых факелов в камере сгорания. Однако удорожание и усложнение производства таких горелок для снижения выбросов оксидов азота представляется не очень оправданным

  2. В последние годы делаются попытки создать так называемые двух зонные камеры для сгорания в них топлива. Сущность этого метода заключается в том, что в первичную зону горения, воздух подается в меньшем количестве, чем это теоретически необходимо для горения (1  0,80-0,90), в результате чего происходит снижение максимальной температуры горения в зоне факела, снижение содержания кислорода в ядре факела и, как следствие, уменьшение скорости образования оксидов азота.

  3. Во вторую зону горения вводится уже избыточное количество воздуха (  2). Из-за разбавления продуктов сгорания воздухом, последующее горение протекает также при более низкой температуре, вследствие чего во вторичной зоне горения оксиды азота практически не образуются.

  4. Применение двухстадийного горения топлива в камерах сгорания ГТУ позволяет снизить выход оксидов азота до 45-50% от начального выхода при сжигании природного газа. Однако двухстадийное сжигание топлива связано с разработкой достаточно сложной конструкции камеры сгорания, что не в полной мере компенсируется снижением эмиссии NOx.

  5. В настоящее время наиболее простым и относительно дешевым способом снижения выбросов оксидов азота с продуктами сгорания следует считать способ, основанный на предварительном смешении топлива с воздухом (обедненная смесь) до подачи компонентов в зону горения. Иначе говоря, качество предварительной подготовки топливо воздушной смеси является основным направлением по снижению образования NOx при сжигании природного газа в камерах сгорания ГТУ. Этот вывод подтверждается результатами многочисленных исследований режимов работы ГТУ на магистральных газопроводах.


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   24   25   26   27   28   29   30   31   ...   43


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница