Введение

Газ, выходящий в атмосферу через дымоход, – это газ, удаляемый в атмосферу по дымоходу, представляющему собой трубу или канал для отвода выхлопных газов от камина, печи, фурны, котла или парогенератора. Этот термин часто используется для обозначения продуктов сгорания на электростанциях. Существуют технологии для очистки дымовых газов на электростанциях от загрязняющих веществ. Сжигание ископаемого топлива – распространенный источник дымовых газов. Обычно сжигание происходит в присутствии атмосферного воздуха, при этом основными компонентами дымовых газов от сжигания большинства видов ископаемого топлива являются азот, углекислый газ и водяной пар.

Описание

Дымовые газы — это газы, выходящие в атмосферу через дымоход, представляющий собой трубу или канал для отвода продуктов сгорания от таких источников, как камин, печь, котел или парогенератор.

Электростанции

Очень часто под дымовыми газами понимают отходящие газы, образующиеся в результате сжигания топлива на электростанциях. Их состав зависит от вида сжигаемого топлива, но обычно они состоят преимущественно из азота (как правило, более двух третей), образовавшегося при сгорании воздуха, углекислого газа и водяного пара, а также избыточного кислорода (также полученного из воздуха, используемого для сжигания). Помимо этого, они содержат небольшое количество различных загрязняющих веществ, таких как твердые частицы (например, сажа), угарный газ, оксиды азота и оксиды серы.

Очистка

На электростанциях дымовые газы часто подвергаются серии химических процессов и очистке скрубберами, которые удаляют загрязняющие вещества. Электростатические осадители или тканевые фильтры удаляют твердые частицы, а десульфуризация дымовых газов улавливает диоксид серы, образующийся при сжигании ископаемого топлива, особенно угля. Окислы азота обрабатываются либо путем модификации процесса сгорания для предотвращения их образования, либо высокотемпературной или каталитической реакцией с аммиаком или мочевиной. В любом случае, целью является получение азота, а не оксидов азота. В Соединенных Штатах активно внедряются технологии для удаления ртути из дымовых газов – как правило, путем поглощения на сорбентах или улавливания в инертных твердых веществах как часть продукта десульфуризации дымовых газов. Такая очистка может привести к существенному извлечению серы для дальнейшего промышленного использования. Технологии, основанные на регенеративном улавливании аминами для удаления углекислого газа из дымовых газов, применяются для получения газа высокой чистоты для пищевой промышленности и для повышения нефтеотдачи. В настоящее время они активно исследуются как метод улавливания углекислого газа для долгосрочного хранения в целях смягчения последствий парникового эффекта и начинают внедряться в ограниченном объеме в коммерческих масштабах (например, месторождение Sleipner West в Северном море, эксплуатируемое с 1996 года). Существует ряд проверенных технологий для удаления загрязняющих веществ, выбрасываемых электростанциями. Также ведется множество исследований в области технологий, которые позволят удалять еще больше загрязняющих веществ из воздуха.

Ископаемое топливо

Большинство ископаемых видов топлива сжигаются с атмосферным воздухом (в отличие от сжигания чистым кислородом). Поскольку атмосферный воздух содержит около 79% газообразного азота (N2) по объему, который практически не горюч, основная часть дымовых газов, образующихся при сжигании большинства ископаемых видов топлива, – это несгоревший азот. Углекислый газ (CO2), составляющий следующую по величине часть дымовых газов, может достигать 10–25% или более по объему. За ним следует водяной пар (H2O), образующийся при сгорании водорода в топливе с атмосферным кислородом. Большая часть «дыма», видимого из дымовых труб, – это водяной пар, образующий облако при контакте с холодным воздухом. Типичные дымовые газы от сжигания ископаемого топлива содержат небольшое количество оксидов азота, диоксида серы (SO2) и твердых частиц. Оксиды азота образуются из азота, содержащегося в атмосферном воздухе, а также из азотсодержащих соединений в ископаемом топливе. Диоксид серы образуется из серосодержащих соединений в топливе. Твердые частицы состоят из очень мелких частиц твердых веществ и очень мелких капель жидкости, которые придают дымовым газам их дымчатый вид. Парогенераторы на крупных электростанциях, технологические печи на крупных нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических заводах, а также мусоросжигательные установки сжигают значительное количество ископаемого топлива и, следовательно, выбрасывают в атмосферу большие объемы дымовых газов. В таблице ниже представлены типичные объемы дымовых газов, образующихся при сжигании ископаемого топлива, такого как природный газ, мазут и уголь. Данные получены на основе стехиометрических расчетов. Общий объем влажных дымовых газов, образующихся при сжигании угля, всего на 10% больше, чем объем дымовых газов, образующихся при сжигании природного газа (соотношение для сухих дымовых газов выше).