Дымовой газ — это газ, выходящий в атмосферу через дымоход , который представляет собой трубу или канал для транспортировки отработавших газов , как из камина, печи, топки , котла или парогенератора . Часто это относится к отработавшим газам сгорания на электростанциях . Существуют технологии для удаления загрязняющих веществ из дымовых газов на электростанциях.
Сжигание ископаемого топлива является распространенным источником дымовых газов. Обычно они сжигаются с окружающим воздухом, при этом большая часть дымовых газов от большинства сжиганий ископаемого топлива состоит из азота , углекислого газа и водяного пара .
Дымовой газ — это газ, выходящий в атмосферу через дымоход , представляющий собой трубу или канал для транспортировки отработанных газов, образующихся в результате сгорания , например, из камина , печи , котла или парогенератора . [1]
Довольно часто дымовой газ относится к отработавшим газам сгорания, производимым 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, углекислого газа (CO 2 ) и водяного пара , а также избыточного кислорода (также полученного из воздуха сгорания). Он также содержит небольшой процент ряда загрязняющих веществ, таких как твердые частицы (например, сажа ), оксид углерода , оксиды азота и оксиды серы . [2]
На электростанциях дымовой газ часто обрабатывается с помощью ряда химических процессов и скрубберов , которые удаляют загрязняющие вещества. Электростатические осадители или тканевые фильтры удаляют твердые частицы, а десульфурация дымового газа улавливает диоксид серы, образующийся при сжигании ископаемого топлива, в частности угля. [3] Оксиды азота обрабатываются либо путем модификации процесса сгорания для предотвращения их образования, либо путем высокотемпературной или каталитической реакции с аммиаком или мочевиной . В любом случае целью является получение газообразного азота, а не оксидов азота. В Соединенных Штатах происходит быстрое развертывание технологий по удалению ртути из дымового газа — как правило, путем абсорбции на сорбентах или путем улавливания в инертных твердых веществах как части продукта десульфурации дымового газа. Такая очистка может привести к значительному извлечению серы для дальнейшего промышленного использования. [4]
Технологии, основанные на регенеративном захвате аминами для удаления CO 2 из дымового газа, были развернуты для обеспечения пищевой промышленности газом CO 2 высокой чистоты и для повышения нефтеотдачи . В настоящее время они активно исследуются как метод захвата CO 2 для долгосрочного хранения в качестве средства устранения парниковых газов и начали реализовываться в ограниченном объеме в коммерческих целях (например, месторождение Sleipner West в Северном море , действующее с 1996 года). [5]
Существует ряд проверенных технологий для удаления загрязняющих веществ, выбрасываемых электростанциями, которые теперь доступны. Также ведутся многочисленные исследования технологий, которые позволят удалить еще больше загрязняющих веществ в воздухе. [ необходима цитата ]
Большинство ископаемых видов топлива сжигаются с окружающим воздухом (в отличие от сжигания с чистым кислородом ). Поскольку окружающий воздух содержит около 79 объемных процентов газообразного азота (N 2 ), [6] [7], который по сути негорюч, большая часть дымового газа от большинства сжиганий ископаемого топлива представляет собой несгоревший азот. Диоксид углерода (CO 2 ), следующая по величине часть дымового газа, может составлять до 10−25 объемных процентов или более дымового газа. За ним по объему следует водяной пар (H 2 O), образующийся при сгорании водорода в топливе с атмосферным кислородом. Большая часть «дыма», который можно увидеть выходящим из дымовых труб, представляет собой этот водяной пар, образующий облако при контакте с холодным воздухом.
Типичный дымовой газ от сжигания ископаемого топлива содержит очень небольшое количество оксидов азота ( NO x ), диоксида серы (SO 2 ) и твердых частиц . [8] Оксиды азота образуются из азота в окружающем воздухе, а также из любых азотсодержащих соединений в ископаемом топливе. Диоксид серы образуется из любых серосодержащих соединений в топливе. Твердые частицы состоят из очень маленьких частиц твердых материалов и очень маленьких капель жидкости, которые придают дымовым газам их дымный вид.
Парогенераторы на крупных электростанциях и технологические печи на крупных нефтеперерабатывающих заводах , нефтехимических и химических заводах , а также мусоросжигательных заводах сжигают значительные объемы ископаемого топлива и, следовательно, выбрасывают большие объемы дымовых газов в окружающую атмосферу. В таблице ниже представлены общие объемы дымовых газов, обычно образующихся при сжигании ископаемого топлива, такого как природный газ , мазут и уголь . Данные были получены с помощью стехиометрических [9] расчетов. [10]
Общее количество влажного дымового газа, образующегося при сжигании угля, всего на 10 процентов превышает количество дымового газа, образующегося при сжигании природного газа (для сухого дымового газа это соотношение выше).