Дымовой газ - это газ, выходящий в атмосферу через дымоход , который представляет собой трубу или канал для отвода выхлопных газов из камина, печи, печи , котла или парогенератора . Довольно часто, топочный газ относится к сгорания выхлопного газа , производимого на электростанциях . Его состав зависит от того, что сжигается, но обычно он состоит в основном из азота (обычно более двух третей), полученного при сгорании воздуха, диоксида углерода ( CO
2), и водяной пар, а также избыток кислорода (также полученный из воздуха для горения). Кроме того , он содержит небольшой процент от целого ряда загрязняющих веществ, таких как твердые частицы (например , сажа ), окись углерода , оксиды азота и оксиды серы . [1]
Большинство ископаемых видов топлива сжигается с окружающим воздухом (в отличие от сжигания с чистым кислородом ). Поскольку окружающий воздух содержит около 79 об.% Газообразного азота (N 2 ) [2], который по существу негорючий, большая часть дымовых газов, образующихся при сжигании большинства видов ископаемого топлива, составляет несгоревший азот. Двуокись углерода (CO 2 ), следующая по величине часть дымовых газов, может составлять до 10-25 объемных процентов или более дымовых газов. За ним следует по объему водяной пар (H 2 O), образующийся при сгорании водорода в топливе с атмосферным кислородом. Большая часть «дыма», выходящего из дымовых труб, - это водяной пар, образующий облако при контакте с холодным воздухом.
Типичный дымовой газ от сжигания ископаемого топлива содержит очень небольшое количество оксидов азота (NOx), диоксида серы (SO 2 ) и твердых частиц . [3] Оксиды азота получают из азота в окружающем воздухе, а также из любых азотсодержащих соединений в ископаемом топливе. Диоксид серы образуется из любых содержащих серу соединений в топливе. Твердые частицы состоят из очень мелких частиц твердых материалов и очень мелких капель жидкости, которые придают дымовым газам дымчатый вид.
Парогенераторы на крупных электростанциях и технологические печи на крупных нефтеперерабатывающих , нефтехимических и химических заводах , а также в мусоросжигательных установках сжигают значительное количество ископаемого топлива и, следовательно, выбрасывают большие количества дымовых газов в окружающую атмосферу. В таблице ниже представлены общие количества дымовых газов, которые обычно образуются при сжигании ископаемых видов топлива, таких как природный газ , мазут и уголь . Данные получены стехиометрическим [4] расчетом. [5]
Общее количество влажных дымовых газов, образующихся при сжигании угля, только на 10 процентов больше, чем дымовых газов, образующихся при сжигании природного газа (соотношение для сухих дымовых газов выше).
Чистка
На электростанциях дымовой газ часто обрабатывается с помощью ряда химических процессов и скрубберов , которые удаляют загрязняющие вещества. Электростатические фильтры или тканевые фильтры удаляют твердые частицы, а десульфуризация дымовых газов улавливает диоксид серы, образующийся при сжигании ископаемого топлива, особенно угля. Окислы азота обрабатывают либо модификациями процесса горения для предотвращения их образования, либо высокой температурой или каталитической реакцией с аммиаком или мочевиной . В любом случае целью является получение газообразного азота, а не оксидов азота. В Соединенных Штатах быстро внедряются технологии удаления ртути из дымовых газов - обычно путем абсорбции на сорбентах или улавливания инертными твердыми веществами в составе продукта десульфуризации дымовых газов . Такая очистка может привести к значительному извлечению серы для дальнейшего промышленного использования. [6]
Технологии, основанные на регенеративном улавливании аминами для удаления CO
2из дымовых газов были развернуты, чтобы обеспечить высокую чистоту CO
2газ для пищевой промышленности и для увеличения нефтеотдачи . В настоящее время они активно исследуются как метод определения CO.
2улавливание для долгосрочного хранения в качестве средства восстановления парниковых газов , и начали внедряться в ограниченных масштабах в коммерческих целях (например, месторождение Sleipner West в Северном море , работающее с 1996 года). [7]
В настоящее время доступен ряд проверенных технологий удаления загрязняющих веществ, выбрасываемых электростанциями. Также ведутся активные исследования в области технологий, которые позволят удалить еще больше загрязнителей воздуха. [ необходима цитата ]
Состав выбросов дымовых газов от сжигания ископаемого топлива
Данные о горении | Топливный газ | Горючее | Каменный уголь |
---|---|---|---|
Свойства топлива: | |||
Калорийность брутто , МДж / м 3 | 43.01 | ||
Брутто теплотворная способность , БТЕ / куб. Фут. | 1,093 | ||
Калорийность брутто, МДж / кг | 43,50 | ||
Брутто теплотворная способность, британские тепловые единицы / галлон [ неточно ] | 150 000 | ||
Калорийность брутто, МДж / кг | 25,92 | ||
Полная теплотворная способность, БТЕ / фунт | 11 150 | ||
Молекулярный вес | 18 | ||
Удельный вес | 0,9626 | ||
Плотность , ° API | 15.5 | ||
Соотношение углерод / водород по массе | 8.1 | ||
% углерода по массе | 61,2 | ||
% по весу водорода | 4.3 | ||
вес% кислорода | 7,4 | ||
% серы по массе | 3.9 | ||
% по весу азота | 1.2 | ||
вес% золы | 12.0 | ||
вес% влаги | 10.0 | ||
Воздух для горения: | |||
Избыточный воздух для горения,% | 12 | 15 | 20 |
Влажные отходящие дымовые газы: | |||
Количество влажных выхлопных газов , м 3 / ГДж топлива | 294,8 | 303,1 | 323,1 |
Количество влажных выхлопных газов, куб.фут / 10 6 БТЕ топлива | 11 600 | 11 930 | 12 714 |
CO2 во влажных выхлопных газах, об.% | 8,8 | 12,4 | 13,7 |
O 2 во влажных выхлопных газах, об.% | 2.0 | 2,6 | 3,4 |
Молекулярный вес влажных выхлопных газов | 27,7 | 29,0 | 29,5 |
Сухие отходящие дымовые газы: | |||
Количество сухого выхлопного газа, м 3 / ГДж топлива | 241,6 | 269,3 | 293,6 |
Количество сухих выхлопных газов, куб.фут / 10 6 БТЕ топлива | 9 510 | 10 600 | 11,554 |
CO 2 в сухом выхлопном газе, об.% | 10,8 | 14.0 | 15.0 |
O 2 в сухом выхлопном газе, об.% | 2,5 | 2,9 | 3,7 |
Молекулярный вес сухих выхлопных газов | 29,9 | 30,4 | 30,7 |
- м 3 - стандартные кубические метры при 0 ° C и 101,325 кПа, а scf - стандартные кубические футы при 60 ° F и 14,696 фунт / кв.
Смотрите также
- AP 42 Сборник коэффициентов выбросов загрязнителей воздуха
- Улавливание и хранение углерода
- Стандарт выбросов
- Выхлопной газ
- Дымовые трубы
- Дымовой газ в топливо
- Обессеривание дымовых газов
- Комбинированный цикл интегрированной газификации (часто называемый IGCC)
- Свалочный газ
Рекомендации
- ^ Дымовые газы горения ископаемого топлива Милтон Р. Бейчок, Энциклопедия Земли, 2012.
- ↑ Sulphur. Архивировано 28 октября 2012 г. в Wayback Machine C. Майкл Хоган, Энциклопедия Земли, 2011 г. [ необходима проверка ]
- ^ Дымовые газы горения ископаемого топлива Милтон Р. Бейчок, Энциклопедия Земли, 2012. [ требуется проверка ]
- ^ «Технологии - Технологии и инновации - statoil.com» . www.statoil.com . Архивировано из оригинала на 2009-12-16 . Проверено 9 декабря 2017 .[ требуется проверка ]
- ^ Ошибка цитирования. См. Встроенный комментарий, как исправить. [ требуется проверка ]
- ↑ Sulphur. Архивировано 28 октября 2012 г., в Wayback Machine C. Майкл Хоган, Энциклопедия Земли, 2011 г.
- ^ «Технологии - Технологии и инновации - statoil.com» . www.statoil.com . Архивировано из оригинала на 2009-12-16 . Проверено 9 декабря 2017 .