Окружающей среды и природопользования



страница6/31
Дата29.06.2015
Размер4,14 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31

На рисунке 7 изображены основные неорганические реакции, происходящие в содорегенерационном котле, а также места протекания реакций. Стандартный содорегенерационный котел имеет зону окисления в верхней части и зону восстановления в нижней. Сильный черный щелок подается через одно или несколько сопел в зону восстановления. Воздух, необходимый для горения, подается на трех уровнях.

Выбросы серы от содорегенерационного котла зависят от следующих факторов:


  • температуры в разных зонах, зависящей от концентрации сухого остатка в черном щелоке и количества поступающего воздуха;

  • соотношения серы и натрия (S/Na2) в щелоке (сульфидность). Высокий показатель сульфидности означает, что высвобождаемого натрия недостаточно для связывания серы, и, следовательно избыток серы поступает в атмосферный воздух в виде диоксида серы. Высокая доля сухого остатка в черном щелоке компенсирует данный эффект.

  • массы (объем избыточного воздуха и температуры первичного воздуха) и распределения воздуха для горения;

  • равномерности распределения черного щелока по всей содорегенерационной печи;

  • нагрузке на котел (эксплуатация содорегенерационного котла в перегруженном режиме оказывает негативное влияние на параметров выбросов).



Рисунок 7 – Основные неорганические реакции, происходящие в содорегенерационном котле
Для уменьшения выбросов SO2 содорегенерационный котел оснащается скруббером, работающим при значении рН 6-7. Значение рН регулируют добавлением гидроксида натрия (NaOH), слабого щелока или окисленного белого щелока. При увеличении рН сероводород улавливается, а углекислый газ поглощается и нейтрализуется щелочью. Избыточный щелок из скруббера возвращают в процесс, как правило, получения белого щелока.

Образование оксидов азота в содорегенерационном котле, в основном, зависит от концентрации азота в черном щелоке и избыток кислорода. Образование оксидов азота при низкой концентрации кислорода составляет от 1 до 2 кг/т целлюлозы. Увеличение концентрации кислорода на 1,5-2,5 % может увеличить выбросы оксидов азота примерно на 20 %, кроме того увеличение доли твердого осадка с 65 до 75 % может увеличить выбросы оксидов азота до 20 %. В древесине лиственных пород содержание азота выше, чем в древесине хвойных пород, что в свою очередь может привести к увеличению выбросов оксидов азота примерно на 10 %.

Снижение выбросов оксидов азота может достигаться за счет изменения системы подачи воздуха и оптимизации условий горения. Выбросы оксидов азота, как правило, составляют 50-80 мг/МДж, однако современные содорегенерационные котлы позволяют снизить уровень образования оксидов азота до 40 мг/МДж.

4.2.2.3.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от известерегенерационной печи

В процессе дожигания извести образуется карбонат кальция, который процессе подщелачивания (рисунок 3) преобразуется обратно в оксид кальция в соответствии с уравнением реакции CaCO3 → CaO + CO2. Реакция протекает во вращающейся печи, где мокрый известковый шлам сушат, нагревают до температуры реакции, прокаливают и снова охлаждают. Прокаливание начинается при температуре 800 °С и завершается при температуре до 1000-1100 °С. Охлаждение воздуха осуществляется в теплообменниках. Поток газа в печи для обжига извести составляет около 1000 Нм3/т целлюлозы, при этом используется около 1,5-1,8 ГДж энергии на 1 тонну целлюлозы.

Основными загрязняющими веществами, поступающими от известерегенерационной печи, являются диоксид серы, оксиды азота, серосодержащие соединения и твердые частицы. Данные о выбросах загрязняющих веществ поступающих в атмосферный воздух от известерегенерационной печи приведены в таблице 13.
Таблица 13 – Данные о выбросах загрязняющих веществ поступающих в атмосферный воздух от известерегенерационной печи

Диоксид серы

- сжигание нефтепродуктов без учета неконденсируемых газов


5-30


2,5-16

0,003-0,002


мг/Нм3

мг/МДж

кг/СМТ


- сжигание нефтепродуктов с учетом неконденсируемых газов

150-900

80-740


0,1-0,6

мг/Нм3

мг/МДж


кг/СМТ

Сероводород

- обычные условия


- залповый выброс


<50

<0,03

выше

мг/Нм3

кг/СМТ


Оксиды азота (в пересчете на NO2)

- сжигание нефтепродуктов


240-380


130-200

0,2-0,3

мг/Нм3

мг/МДж


кг/СМТ

- сжигание газа


380-600

200-320


0,3-04

мг/Нм3

мг/МДж


кг/СМТ

Твердые частицы

- после применения электрофильтра


20-150


0,01-0,1

мг/Нм3

кг/СМТ


- после применения скруббера

200-600

0,1-0,4


мг/Нм3

кг/СМТ



Выбросы диоксида серы (SO2)

Выбросы серы от известерегенерационной печи обусловлены наличием серы в топливе и дурнопахнущих газов, если происходит их сжигание. Некоторое количество серы может адсорбироваться в известерегенерационной печи газообразным натрием с образованием сульфата натрия в соответствии с уравнениями реакций

Na2CO3 (ж)→ 2Na+ (г) + CO2 + 1/2 O2;

SO2 (г) + 2 Na (г) + О2 → Na2SO4 (ж) → Na2SO4 (т)

Таким образом, основным соединением, поглощающим серу, является карбонат натрия, содержащийся в известковом шламе. При отсутствии ионов натрия диоксид серы поступает в атмосферный воздух. При сжигании дурнопахнущих газов выбросы диоксида серы возрастают. Для уменьшения образования диоксида серы выбирается топливо с небольшим содержанием серы либо дурнопахнущие неконденсируемые газы сжигаются в известерегенерационной печи при наличии возможности извлечения из них соединений серы до сжигания. Установка скруббера, использующего натрий гидроксид, позволяет снизить выбросы сероводорода почти полностью, а также метилсульфиды - на 50-70 % и метилмеркаптан - на 20%. Общий объем выбросов серы от известерегенерационной печи составляет от десятко до нескольких сотен мг/м3 при сжигании некоденсируемых газов и 10-30 мг/м3 при отсутствии сжигании.

Выбросы серосодержащих соединений

В состав выбросов серосодержащих соединений от известерегенерационной печи входит в основном сероводород. Наблюдаемые концентрации H2S обычно ниже 50 мг/м3, в результате общий объем выбросов серосодержащих соединений составляет менее 0,03 кг/т.

Объем образования сероводорода в известерегенерационной печи зависит от уровня кислорода и объема сульфида натрия в шламе, сжигаемого в известерегенерационной печи. Содержание сульфида натрия может изменяться за счет промывки и фильтрации известкового шлама, позволяющих предотвратить попадание сульфида натрия (Na2S) в известерегенерационную печь. При переходе из зоны холодной сушки в зону теплой сушки в присутствии воды и диоксида углерода сульфид натрия трансформируется в карбонат натрия в соответствии со следующим уравнением реакции:

Na2S + CO2 + H2O → H2S + Na2CO3.

При достаточной степени фильтрации известкового шлама небольшим потоком воздуха, поступающего через корку известкового шлама и остаточный Na2S, оставшиеся на поверхности частицы окисляют до тиосульфата натрия, который не вызывает образования H2S.

Твердые частицы

Твердые частицы включают известковую пыль и натрий, выделяемый из фазы испарения. Выбросы твердых частиц можно уменьшить за счет оптимизации конструкции и режимов работы известерегенерационной печи, также путем установки электрофильтра или скруббера. Электрофильтр позволяет снизить концентрация твердых частиц до 20-100 мг/м3. Скруббер позволяет снизить концентрацию твердых частиц до 200-600 мг/м3.



Оксиды азота (NOx)

Выбросы NOx, в основном, зависят от конструкции печи, режима ее работы и вида применяемого топлива. Увеличение выбросов оксидов азота происходит при использовании топлива с высоким содержанием азота. Сжигание неконденсируемых газов, биогаза и метанола приводят к увеличению образования NOx.

При использовании таллового масла концентрация NOx составляет около 100 мг/м3, когда только таллового масла используется.

4.2.2.3.3 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от дополнительных котлов

Кореварки

Кора автотермально сжигается до 20 % сухого остатка. Перед сжиганием кору и древесные опилки, образовавшиеся в окорочном барабане, подают в измельчитель коры, после чего спрессовывают до сухости 38-45 %. Потребление энергии при прессовании составляет около 5 кВт/т коры, имеющей начальную сухость около 35 %. При сжигании коры образуется около 2 ГДж/т45% энергии при увеличении сухости коры с 35 до 45 %. При сжигании коры, сухость которой составляет 45 %, выделяется около 7-8 ГДж/т. Данная энергия может использоваться в процессе производства либо продаваться. На заводах кореварки обычно используются в качестве дополнительных котлов.

Кора может использоваться в качестве топлива для получения электрической энергии. В связи с незначительным содержанием серы в коре, при ее сжигании выбросы серосодержащих соединений практически отсутствуют. При сжигании коры вместе с топливом, содержащим серу (например, ископаемым топливом), зола связывает часть серы и, таким образом, позволяет уменьшить выбросы.

Выбросы диоксидов азота от сжигания коры также существенно ниже, чем от других видов топлива, в связи с низкой температурой горения. При сжигании только коры выбросы, как правило, составляют 70-100 мг/МДж, в то время как при сжигании нефтепродуктов выбросы увеличиваются до 100-150 мг/МДж. Избыток кислорода увеличивает образование NOx. Общий выброс NOx может быть снижен на 30-50 % за счет изменения режима работы котла и/или селективного некатолического восстановления.

При образовании энергии около 7 ГДж/т коры выбросы NOx составляют около 0,3-0,7 кг/т коры. Наименьшее значение достигается путем оптимизации условий горения и/или селективного некатолического восстановления (мочевина используется для разложения оксида азота на азот, диоксид углерода и воду). При этом выбросы NOx составляют около 40-60 мг/МДж или 100-200 мг/м3.
Таблица 14 – Данные о выбросах в атмосферный воздух от кореварки




Сера

Оксиды азота

Твердые частицы

кг/т

0,04-0,1

0,3-0,7

0,1-1

мг/МДж

5-15

40-100

20-200

Примечание:

Данные в таблице приведены из расчета на 1 тонну коры. Потребление газа составляет 1600-1700 м3/т целлюлозы.




Другие паровые котлы

Тепла, отводимого от производства сульфатной целлюлозы, не достаточно для покрытия всех потребностей производства в энергии. Дополнительная энергия вырабатывается во вспомогательных паровых котлах. Ископаемое топливо использует в качестве дополнительного топлива в кореварках и котлов для сжигания шлама, а также в качестве основного топлива во вспомогательных котлах. В качестве топлива используются уголь, мазут, природный газ, торф, древесные отходы и волокнистый шлам после очистки сточных вод. Количественный и качественный состав выбросов при производстве энергии зависит от вида топлива, топливной смеси и содержания примесей. Выбросы NOx являются относительно низкими из-за низкой температуры сгорания (800-950 °С). Если топливо содержит серу, ее выбросы могут быть снижены за счет добавления извести. При температуре ниже 900 °С сера вступает в реакцию с известью или кальцием, содержащемся в коре, и выбросы диоксида серы значительно сокращаются.



Таблица 15 – Данные о выбросах загрязняющих веществ от дополнительных котлов

Тип топлива

NOx (мг/МДж)

S (мг/МДж)

Твердые частицы (мг/м3)

нефтепродукты

60-150

25-100

20-200

Данные о других видах топлива не представлены.

Приведенные в таблице данные рассчитаны для нефтепродуктов с содержанием серы 0,1-0,4%.


2.2.2.3.4 Дурнопахнущие газы

При производстве сульфатной целлюлозы, как правило, выделяются следующие дурнопахнущие газы: сероводород, метил меркаптан, диметил сульфид и диметил дисульфид. Иногда дурнопахнущие газы называют серосодержащими веществами. Дурнопахнущие газы разделяются на концентрированные (выше 5 г/м3) и разбавленные (<0,5 г/м3). Концентрированные газы образуются от варочного котла, выпарной станции и отпарной колонны. В общей сложности они добавляют до 25 м3/т целлюлозы. Концентрированные газы собирают и сжигают либо в известерегенерационной печи, либо в содорегенерационном котле, либо в дополнительном котле. При использовании дополнительногоо котла для сжигания дурнопахнущих газов его оснащают скруббером для контроля выбросов SO2. Тепловая энергия может быть использована, но образование NOx является высоким, до 1 г/МДж топлива. Этот уровень может быть уменьшен примерно на 70 % за счет оптимизации условий сжигания.

Преимущество сжигания дурнопахнущих газов в известерегенерационной печи состоит в отсутствии необходимости установки вспомогательной печи, а также снижении выбросов SO2 за счет сокращения содержания серы. В среднем, 15 % топлива, используемого в известерегенерационной печи, может быть заменено на дурнопахнущие газы. Тем не менее, изменение топлива может затруднить получение однородной извести. Отделение метанола от других газов позволяет минимизировать данную проблему. Метанол может быть использован для известерегенерационной печи или вспомогательного котла для сжигания дурнопахнущих газов.

Разбавленный отопительный газ, например, от сортирования, промывки целлюлозы, бака-растворителя и вентиляции различных емкостей, содержащих черный щелок и т.д, составляет около 2000-3000 м3/т целлюлозы с содержанием серы 0,2-0,5 кг/СМТ [7]. Разбавленный отопительный газ собирают и сжигают в содорегенерационном котле, известерегенерационной печи либо очищают. Очистка наиболее эффективна для H2S. Сжигание разбавленного отопительного газа в содорегенерационном котле может оказать влияние на работу котла и потребовать его модификации. В процессе варки и выпаривания часть дурнопахнущих газов преобразуются в конденсат. В дополнение к восстановленным соединениям серы, конденсат содержит метанол. Загрязненный конденсат собирается и перерабатывается отдельно (в соответствии с п. 4.2.2.2)


4.2.2.3.5 Выбросы хлорсодержащих соединений от отбеливания и подготовки отбеливающих веществ

При производстве сульфатной целлюлозы в атмосферный воздух поступают хлорсодержащие соединения, образующиеся в процессе отбеливания диоксидом хлора и подготовки отбеливающих веществ.



Общий состав выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух после очистки

Данные о ежегодных выбросах (кг/т) при производстве сульфатной целлюлозы приведены в таблица 17. Для облегчения сравнения всех выбросов газообразных серосодержащих соединений, в том числе SO2, данные в таблице представлены в пересчете на суммарную серу. Данные о выбросах от содорегенерационного котла основаны на продолжительном мониторинге, в то время как другие источники выделения контролируются в меньшей степени.


Таблица 17 – Данные о ежегодных выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Источник выделения

Суммарная сера (кг/СМТ)

Оксиды азота (кг/СМТ)

Твердые частицы (кг/СМТ)

Содорегенерационный котел

0,01-2

0,8-1,8

0,2-1,8

Известерегенерационная печь

<0,01-0,7

0,02-0,6

0,02-0,9

Кореварка

0,02-0,06

0,03-0,2

0,03-0,3

Дурнопахнущие газы

0,01-2

-

-

Итого

0,04-4

0,85-2,6

0,25-3

Примечание:

1) данные о выбросах от кореварки определены расчетным методом;

2) в приведенных данных не учены выбросы от сжигания в кореварках любого вида ископаемого топлива.

2) Концентрированные газы, как предполагается, будут сожжены в известерегенерационной печи.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница