34. Переработка сернистых топлив перед сжиганием на тэс.

Удаление серы из твердого топлива. Сера в твердом топливе содержится в трех формах: в виде включений колчедана FeS2, серы, входящей в состав молекул органической массы топлива, и сульфатной (в сернокислых солях кальция и щелочных металлов).

В результате простейшего обогащения угля можно удалить только колчеданную серу, используя большую ее плотность (около 5 т/м³) по сравнению с остальной массой угля (около 2 т/м³). Отделение колчедана дает ощутимый эффект, если колчеданная сера составляет значительную величину от общей серы и вкрапления колчедана достаточно крупны. Так, для подмосковного бурого угля даже при сухом методе обогащения из угля-дробленки удается удалить 25–30% серы. Отсепарированный колчедан может быть использован для получения серной кислоты.

Для отделения от угля колчеданной и органической серы может быть применено гидротермическое обессеривание углей, заключающееся в обработке измельченного топлива в автоклавах при давлении 1,75 МПа и температуре около 300°С щелочными растворами, содержащими гидраты окисей натрия и калия. При этом получается yголь с весьма малым содержанием серы, который отделяется от жидкости центрифугированием и затем сушится. Жидкость, содержащая сульфиды натрия и калия, регенерируется в результате обработки углекислотой, а из получающегося при этом сероводорода извлекается элементарная сера.

Связывание серы в кипящем слое. Топливо может сжигаться в кипящем слое частиц размолотого известняка, в которые погружены для интенсивного охлаждения поверхности нагрева котла. Подобный способ сжигания может использоваться для жидкого, твердого и газового топлив, содержащих серу. При температуре около 900°С происходит диссоциация СаСОз на СО2 и СаО, а в реакцию с серой вступает СаО, образуя в конечном итоге CaSO4 – сульфат кальция. Очистка топлива от серы при этом может составлять около 90%.

Часть кипящего слоя, поглотившего серу топлива, подается пневмотранспортом на регенерацию. При температуре 1000–1500°С под беспровальную решетку подаются продукты сгорания, поддерживающие температуру в слое на уровне 1000–1100°С. При этом протекает реакция

3CaS0₄+CaS=4S0₂+4CaO

Газообразные продукты содержат до 10% сернистого ангидрида, который может быть использован для производства серной кислоты. Регенерированная окись кальция возвращается в топочное устройство котла.

Такая схема сжигания в кипящем слое разработана, в частности, для сернистого мазута. Наряду с определенными преимуществами этот способ имеет существенные недостатки, препятствующие его широкому применению на ТЭС: требуются создание принципиально новых конструкций котлов, организации установок для приготовления фракций известняка, создание установок по регенерации сернистых соединений кальция, улавливание твердых частиц, уносимых из кипящего слоя, пневмотранспорт абразивных материалов и др.

Удаление серы из жидкого топлива. Снижение сернистости сжигаемого топлива можно осуществить, подвергая его воздействию высоких температур с использованием окислителей (газификации) или без них (пиролиз).

Процесс газификации осуществляется в условиях высоких температур (900–1300°С) при ограниченном доступе кислорода.

В результате образуется газ, горючими компонентами которого являются метан и его гомологи, окись углерода и водород. Из серы топлива при этом образуется сероводород, который является более активным веществом по сравнению с SO2 и должен быть удален перед поступлением горючего газа в топку котла.