Продуктов разложения

К перспективным способам производства тепла с существенным уменьшением выбросов вредных веществ относятся сжигание угля в кипящем слое и сжигание продуктов газификации угля. Рассмотрение варианта газификации черемховского угля при теплоснабжении г. Иркутска показало, что в этом случае атмосфера города существенно очищается: выбросы золы отсутствуют, выбросы окислов серы и азота на 1 км2 городской территории уменьшатся в 10 и 2 раза соответственно. Сжигание угля в кипящем слое также способствует заметному ослаблению загрязнения атмосферы окислами серы и азота. Соединения серы в этом случае связываются инертным заполнителем, добавляемым в слой, а также минеральной частью самого топлива. Снижение выброса окислов азота при этом (в 1,5—2 раза по сравнению с факельным сжиганием) связано с низкими температурами процесса (800—900 °С). Наиболее эффективно такое сжигание для углей с повышенным содержанием окислов кальция и магния в золе — это характерно для ряда угольных месторождений Сибири, в том числе Канско-Ачинского бассейна.

В текущем пятилетии на Дзержинской ТЭЦ будут продолжены работы -на головной опытно-промышленной установке по очистке сернистого мазута методом предварительной газификации под давлением с утилизацией тепла продуктов газификации и очисткой от сероводорода и сажи. Производительность установки — 32 т мазута в час и по газу — 20 тыс. м3 в час. Установка должна .обеспечить уменьшение вредных выбросов в окружающую среду: окислов серы на 92%, окислов азота — 80— 90%, летучей золы —99%. Стоимость внедрения этого метода составляет 4—4,5 руб. на 1 т мазута, а ожидаемый экономический эффект при полном освоении на Дзержинской ТЭЦ пяти установок по сравнению с очисткой дымовых газов от окислов серы известковым ме-

§ 1-1. Схемы и оборудование установок с низкотемпературной очисткой продуктов газификации мазутов_______________________________________ 13

§ 1-2. Схемы и оборудование установок с высокотемпературной очисткой продуктов газификации_____ 22

продуктов газификации мазутов_______________108 .

§ 4-3. Излучательная способность факела при сжигании в топке парогенератора высокотемпературных продуктов газификации_______________________112

§ 5-1. Выбор температуры охлаждения продуктов газификации____________________________________119

В энергетической части установок сжигаются только очищенные от вредных примесей горючий газ и полукокс, продукты сгорания которых не содержат большого количества сернистых и ванадиевых соединений. Кроме того, поскольку сжигание в топках относительно низкокалорийных газообразных продуктов газификации или пиролиза происходит при более низкой температуре, чем, например, мазута, резко снижается образование азотных соединений и загрязнение VIMH окружающей среды.

Основной особенностью, которую необходимо учитывать при проектировании таких ЭТУ, является значительное взаимное влияние друг на друга технологической и энергетической ее частей. Например, в ЭТУ с предварительной газификацией топлив состав получаемого газа, выход сажи, технические параметры и режимы работы саже- и сероулавливающего оборудования, а также энергетического парогенератора оказываются связанными между собой и зависят от степени охлаждения продуктов газификации перед их очисткой.

§ 1-1. Схемы и оборудование установок с низкотемпературной очисткой продуктов газификации мазутов

Особенностью таких установок является предварительная газификация мазутов с последующим охлаждением получающихся продуктов до 30—130°С, что позволяет применить методы очистки газа от сероводорода, используемые в промышленности. В результате проведенных исследований по изучению процессов газификации мазутов, очистке газов, утилизации серы, сажи, концентрата ванадия, никеля, и других ценных компонентов, содержащихся в исходном мазуте, в Институте высоких температур (ИВТ) АН СССР предложена схема • установки с низкотемпературной очисткой продуктов газификации ( 1-1) [2].

При растворении солей сильной кислоты и слабого основания, например СиС12, в растворе наблюдается кислая реакция. При растворении солей слабых кислот и слабых оснований кислотность раствора не изменяется, поскольку в этом случае с водой реагируют катион и анион и процесс гидролиза может идти до полного разложения соли. Прибавление к раствору соли воды или удаление из него одного из продуктов разложения увеличивает степень гидролиза.

При мощности более 100 кВ-А, а напряжении свыше 6,3 кВ, и при меньшей мощности, трансформаторы снабжают расширительным бачком. Охлаждение масла мощных трансформаторов осуществляется иногда водяными охладителями. Допустимая температура нагрева масла 95 °С. Трансформаторное масло, являясь прекрасным изолирующим материалом, имеет ряд недостатков: горючесть, взрывоопасность продуктов разложения и др. В пожароопасных производственных помещениях, общественных зданиях, туннелях метрополитена, на судах и других закрытых помещениях, в шахтах, при напряжении до 10 кВ и мощности до 750 кВА применяют сухие трансформаторы со стеклянной изоляцией обмоток на кремнийорганических или других нагревостойких лаках, а также трансформаторы, заполненные негорючим жидким диэлектриком — совтолом. Продукты разложения совтола ядовиты, поэтому совтоловые трансформаторы снабжены газопоглотителями.

12. Синтетические жидкие диэлектрики (совтол и др.). Негорючие жидкости, имеют преимущество перед трансформаторным маслом, обеспечивая пожарную безопасность трансформаторных установок. Их недостатками являются высокая цена при высокой плотности (до 1450—1500 кг/м3) и токсичность их паров и особенно продуктов разложения, получающихся при возникновении электрической дуги.

ных и др.), но и за счет образования дополнительных отложений на рабочей поверхности контактов продуктов разложения масла, что резко снижает надежность контактного узла.

Интенсивному коррозионному воздействию подвержены контакты электрических аппаратов, работающие в условиях тропического и морского климата. В весьма своеобразных условиях находятся контакты и элементы распределительных устройств (электроды, экраны и др.) при использовании для гашения дуги и в качестве изолирующей среды элегаза и его смесей с другими газами. Кроме высоких изоляционных и дугогасящих свойств элегаз обладает более высокой по сравнению с воздухом теплоотводящей способностью. Это позволяет увеличить (до 20% и более) допу- RK,MKUM стимую температуру контактов элегазовых аппаратов, а следовательно, снизить потребление дефицитных контактных материалов за счет увеличения токовой нагрузки. В чистом виде элегаз инертен, вследствие чего переходное сопротивление в этой среде после некоторого роста (обусловленного наличием примесей) стабилизируется. Однако под действием электрических (дуговых и искровых) разрядов элегаз разлагается (см. § 3.6). При взаимодействии продуктов разложения элегаза с материалом контактов и конструкционных элементов дугогасительного устройства 3.11 на контактах образуются поверхностные пленки и отложения твердых пылевидных частиц (металлофторидов), вследствие чего резко возрастает переходное сопротивление.

Влияние продуктов разложения дугогасящей среды на работоспособность контактов. Под воздействием дуговых разрядов кроме эрозионного разрушения контактов происходит разложение дугогасящей среды. Возникающие при этом газообразные продукты разложения или вторичные продукты, получающиеся вследствие реакции с другими веществами (испарившимися частицами материала контактов, конструкционных и изоляционных частей, влагой и кислородом), существенно влияют на работоспособность контактных систем. Особенно влияют продукты разложения на условия работы контактов в элегазе.

При взаимодействии материала контактов с продуктами разложения эле-газа на их поверхности образуются поверхностные пленки, в результате чего резко увеличивается переходное сопротивление и контакты подвергаются коррозионному разрушению. Наиболее характерными продуктами разложения SF6 являются SOF2, SO2F2, SF4, SOF4, CF4 и др. Наряду с газообразными продуктами разложения образуются пылеобразные метал-лофториды. Их количество зависит от интенсивности дуговой эрозии (испарения) контактов. Из 3.25 видно, что количество образования продуктов разложения пропорционально дуговой эрозии рассматриваемых контактных материалов. После прекращения разряда продукты разложения частично рекомбинируют. Ускорить процесс рекомбинации позволяет использование поглотителей— окиси алюминия, гидроокиси калия, синтетического цеолита. Взаимодействие контактного материала с продуктами, образующимися в дугогасительном устройстве при дуговых разрядах, необходимо учитывать и при оценке работоспособности контактов в других ду-гогасящих средах.

Так, в масляных выключателях при взаимодействии продуктов разложения масла с медными контактами на их поверхности образуется рыхлый карбид меди, в результате чего контакты быстро выходят из строя. Кроме химического разрушения контактов продукты разложения масла в совокупности с парами контактного материала, находясь во взвешенном состоянии в межконтактном промежутке, а также оседая на элементах дугогасительного устройства, могут привести к затяжному горению дуги и снижению электрической прочности.

Процесс старения трансформаторного масла при длительных приложениях напряжения обусловлен рядом причин: частичными разрядами в газовых включениях, разрушением молекул углеводородов с выделением газа (водорода), окислительными процессами и т. п. Одновременно с образованием газообразных продуктов разложения масла происходит поглощение газа за счет растворения его в масле и химических реакций. Когда интенсивность газовыделения превышает интенсивность газопоглощения, образуются газовые пузыри и резко возрастает интенсивность ЧР (критические ЧР). Поэтому длительная электрическая прочность изоляционных промежутков в трансформаторном масле существенно ниже импульсной (при грозовых и коммутационных перенапряжениях). Отношение разрядных напряжений при грозовых импульсах к длительно допустимому напряжению промышленной частоты может достигать 3—5 и даже более. Допустимая средняя напряженность в масляных промежутках в слабонеоднородных полях по условию надежной работы при рабочем напряжении составляет 10—20 кВ/см.

В случае газостойких масел время ти значительно увеличивается и срок службы изоляции может ограничиваться скоростью накопления в изоляции других продуктов разложения масла, вызывающих постепенное увеличение диэлектрических потерь. При этом изоляция выходит из строя вследствие повышения tg 8 до значения, при котором нарушается тепловое равновесие и происходит тепловой пробой (см. § 9-2).

Энергия начальных ЧР сравнительно мала, поэтому их воздействие на изоляцию ограничивается разложением масла. Однако этот процесс не имеет существенного значения, так как в трансформаторах объемы масла велики и концентрации продуктов разложения растут очень медленно. Кроме того, в случае необходимости масло может быть полностью заменено новым.