Hőerőművek (TES) és kazánházak kibocsátása szerves üzemanyaggal a légkörben
A légköri levegő fő szennyezése a fosszilis tüzelőanyagok égetésével jár. A nagy mennyiségű fosszilis üzemanyagot fogyasztó hő- és kazánházak jelentős hatással vannak a levegőszennyezésre.
A szerves fűtőanyag munka tömege szén, hidrogén, oxigén, nitrogén, kén, nedvesség és hamu. Az üzemanyag, a szén-dioxid, a vízgőz, a kén-oxidok (kén-dioxid, kénsav-anhidrid) és a hamutartalmak teljes égetése következtében. A felsorolt komponensek közül a kén-oxidok és a hamu mérgezők. Magas hőmérsékleten a levegő és az üzemanyag nitrogén részleges oxidációja történik az égéskamra füstgázkamrák magjában nitrogén-oxidok képződésével (oxid és nitrogén-dioxid). Az üzemanyag elégtelen égetésével szén-monoxid CO, szénhidrogének, CH4 is keletkezhetnek a kemencében. C2 H6 stb., Valamint karcinogén anyagok. A nem teljes égésű termékek nagyon károsak, de a modern égéstechnológiával kialakulása kizárható vagy minimalizálható.
A legnagyobb hamutartalom az olajcsere és barnaszén, valamint néhány szénkészlet (pl. Ekibastuz). A folyékony üzemanyag kis hamutartalmú; A földgáz hamutartalmú üzemanyag. A magas hamutartalom miatt a modern hamutartók lehetővé teszik a hamutartalmak jelentős mértékű csökkentését és nagyon kicsi értéket eredményeznek.
A közelmúltban komoly figyelmet szenteltek a karcinogén anyagok vizsgálatának problémájára, amelyek az üzemanyag hiányában keletkeznek. Által előfordulása és intenzitása a hatását számos vegyi ilyen típusú legfontosabbak a policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) és a legaktívabbak - benzo (a) pirén. A benzo (a) pirén maximális mennyiségét 700-800 ° C hőmérsékleten állítják elő levegőhiány esetén az üzemanyag teljes égetésére.
A kazánházak és az erőművek kéményéből a légkörbe dobják, a mérgező anyagok káros hatással vannak az élő természet egészére, a bioszféra néven. A bioszféra magában foglalja a Föld felszínével, a talaj felső rétegével és a vízfelületek felső rétegével szomszédos légköri réteget.
Az oroszországi Egészségügyi Minisztérium meghatározta a káros anyagok megengedett koncentrációját (MPC) a lakott területek légköri levegőjében. Az MPC a káros anyag koncentrációja a légkörben az emberi légzés szintjén, amely nem közvetlenül vagy közvetve befolyásolja a szervezetét, nem csökkenti a teljesítményét, nem befolyásolja az egészségét. Az MPC a levegőminőség egészségügyi és higiéniai értékelésének fő kritériuma. Az energiaipari vállalatok által kibocsátott főbb szennyező anyagok MPC értékeit a táblázat tartalmazza. 15.1.
A légkörbe kibocsátott minden káros anyag esetében az állapot
ahol Ci. ПДКi - a káros anyagok felülete és maximális megengedett koncentrációja.
15.1. Táblázat A káros anyagok megengedett legnagyobb koncentrációja a lakott területek légköri levegőjében
A j. Szennyezőanyag Mj teljes mennyiségét. a kazán vagy a hőerőmű füstgázával történő légkörbe történő belépését a füstgázokban a káros anyagok koncentrációjának mérése alapján kell meghatározni, egyenlet szerint, g / s
ahol Cj a j szennyező anyag tömegkoncentrációja száraz füstgázokban, szabványos túlzott levegő arány mellett # 945; 0 = 1,4 és normál körülmények között (p = 101,3 kPa, T = 273 K), mg / m 3; - az üzemanyag elégetése során keletkező száraz füstgázok térfogatáramának volumetrikus sebessége # 945; 0 = 1,4 és normál körülmények, m 3 / s; Kp az átszámítási tényező (amikor a szennyezőanyag tömegáramát (kibocsátását) gramm / másodperc alatt Kp = 10 -3) határozzuk meg.
3.2 Égési termékek tisztítása mechanikai szennyeződésekből és gáz-halmazállapotú toxikus kibocsátásokból.
A hamugyűjtő berendezések hatékonysága függ a hamu fizikai és kémiai tulajdonságaitól, valamint a szállítási füstgázoktól. A hamu legfontosabb paraméterei a sűrűség, a diszpergált összetétel, a fajlagos elektromos ellenállás, a tapadás.
A gázok hamutól és portól való tisztításához különböző kialakítású és részecskék lerakódás elvét alkalmazzák (15.1. Ábra). Négy csoportra oszthatók: "száraz" mechanikai, "nedves" mechanikai, szűrők és elektrosztatikus felszívók.
Ábra. 15.1. Zoloto-porgyűjtők hőerőművek és kazánházak: а - csapadék kamra; b - lambériált kőrisporgyűjtő; c-ciklon; d - "nedves" porvédő kollektor; d-bag szűrő; e - elektrosztatikus felszívó; 1 - szennyezett gázok; 2 - tisztított gázok; 3 - szilárd részecskék; 4 - víz; 5 - korona elektródák; 6 - elektródák gyűjtése
Aranyporgyűjtőket a csapdázás hatékonysága jellemzi, ami a befogott por tömegének aránya a készülékbe belépő por teljes mennyiségéhez viszonyítva.
A "száraz" mechanikai eszközök közé tartoznak a csapadékkamrák, a ciklonok, az inerciális, a lélegeztető, a vortex és a dinamikus porgyűjtők.
Könnyen gyárthatók és működnek. A bennük lévő porfelhalmozás hatékonysága azonban nem mindig elegendő, ezért főként az előzetes gáztisztításhoz használják.
Az ülepítő kamrák üregesek vagy a kamra vízszintes polcain vannak (15.1a. Ábra). A részecskék gravitációs ülepedését alkalmazzák, mivel a gáz a készülék térfogatát 0,2-0,8 m / s sebességgel haladja meg.
A lámpás arany porgyűjtők (15.1b. Ábra) egyszerű kivitelűek és kevés hidraulikus ellenállással rendelkeznek. Ezek egy rácsos rácsból és egy porgyűjtőből (ciklon) állnak. Cél Louvre - osztja a gázáramlás két részre: az egyik - kevésbé porzik alkotó 80-90% a teljes gázáram, és egy másik - szívódik a ciklon, 10-20% -a a teljes áramlás, és amelynek az alaptömege a por, amely csapdába a ciklonban . Továbbá a ciklonban tisztított gázt összekeverjük a fő árammal.
A lerakott porgyűjtőben a gáz sebessége 12-15 m / s; A rács hidraulikus ellenállása 100-500 Pa. 20 μm-nél nagyobb részecskék befogására szolgál.
A ciklonok a legáltalánosabb készülékek a gáz és a hamu tisztításához. Könnyen gyártanak, megbízhatóan működnek magas hőmérsékleten és gáznyomáson, gyakorlatilag állandó hidraulikus ellenállással rendelkeznek, és nem változtatják meg a frakcionált hatékonyságot a gázok porszerűségének növelésével.
A ciklon gázellátása lehet spirális, tangenciális, tangenciális-spirális. A ciklonok hengeresek és kúposak lehetnek. A hengeres ciklonok nagy teljesítményű eszközök, míg a kúpos ciklonok rendkívül hatékonyak.
A ciklon elve a következő (15.1 c ábra). A tangenciálisan vagy spirálisan szállított gázáramlás csavarodik és leereszkedik a spirálon. A gázokban lévő szilárd szennyeződéseket centrifugális erők hatására préselik a ciklon test falaihoz, és belépnek a garatba, és a tisztított gázok áramát eltávolítják a ciklon felső részéből. Az ilyen készülékek tisztításának mértéke akár 90%.
A kis átmérőjű (0,23-0,5 m) tisztító ciklonok fokozására szolgálnak, amelyek elemekben, úgynevezett akkumulátor ciklonokban vannak kombinálva. Három közös típusú elemek akkumulátor ciklon: egy tengelyirányú terelõlapáttal (BCR-254) poluulitochnym gázbevezető (BCU-M) és egy quadrifilar gázbevezető (BC-512). A CCU-M és a BC-512 akkumulátor ciklonjai magasabb fokú csapdázással rendelkeznek.
Az akkumulátor ciklonok 500 t / h gőzkapacitású kazán mögötti hamu (por) csapdába kerülnek. Javasoljuk, hogy a BCU-M típusú, 231 mm belső átmérőjű tangenciális, félig szublimens gázellátású ciklonokat használják. Az ilyen ciklonokban a tisztítás mértéke 88-92%, 500-700 Pa nyomásvesztéssel.
A csoport a „nedves” mechanikus por és hamu gyűjtők közé tartoznak: üreges, csomagolt, lemez, sokk inerciális akció, centrifugális, nagysebességű (Venturi tisztítóberendezések) gázmosók. A hamu (por) eltávolítása bennük történik, ha egy folyadék és egy poros gáz közvetlenül érintkezik. Ezek működési elve azon alapul, szétválasztása hamu részecskék (por) a folyam tehetetlenségi erők és kitart őket egy vízfilm, a mosó fúvóka felületét, vagy fal, amely megakadályozza a visszatérő a részecskék a gázáramban. Az ilyen típusú kőrisgyűjtőknél a hamu megkötése mellett a szén-oxidok és a kén füstgázok felszívódásának kémiai folyamata is folytatódik.
A nedves hamu gyűjtők rendkívül hatékonyak (tisztítási arány 95-97%), viszonylag alacsony költséggel, mérsékelt méretekkel, könnyű karbantartással és viszonylag alacsony működési költségekkel.
Az üreges mosók (15.1d ábra) kör alakú vagy téglalap alakú keresztmetszetű oszlopok, amelyekben a gáz és a fúvókák által permetezett vízcseppek érintkeznek. A fúvókák egy vagy több szakasz oszlopába kerülnek. A leggyakoribb ellenáramú mosók. A gáz sebességük 0,6 és 1,2 m / s között változik. Ha a munkálatokat 5-8 m / s-nál nagyobb gázsebességgel végzik, akkor cseppfogók vannak felszerelve.
A csepegtető nélküli mosógép hidraulikus ellenállása 250 Pa. A mosógép nagy hatékonysága 10 μm-nél nagyobb részecskemérettel biztosított.
A mozgó fúvókákkal ellátott porgyűjtőkben fúvókáként gyűrűket, nyerget és polimer anyagokat vagy porózus gumit használnak. A fúvóka sűrűsége nem haladhatja meg a folyadék sűrűségét. Az ilyen eszközökben a porgyűjtés optimális módja teljes fluidizációval van kialakítva.
A tisztítási folyamatot a következő feltételek mellett ajánljuk: gázsebesség - 5-6 m / s; specifikus folyadékáram az öntözéshez - 0,5-0,7 l / m3 gáz; a rács szabad keresztmetszete S0 = 0,4 m 2 / m 2, 4-6 mm résszélességgel. A gömbök optimális átmérője 20-40 mm. Tömegsűrűség - 200-300 kg / m 3. A fúvóka réteg minimális statikus magassága 5-8 átmérőjű golyó a fúvókában, és a maximális nem haladhatja meg a mosó átmérőjét.
A lemezt oszlopok hamut (por) tartják a gáz-folyadék (hab) kialakított réteget az érintkező lemezek a kölcsönhatás a gáz és a folyadék. A leggyakoribb hab gépek szita- vagy a tálcát egy hiba - perforált rács, cső és lereszeljük.
A porózus szűrők munkájának középpontjában a gázok porózus válaszfalak közötti szűrési folyamata áll. Szűrés közben szilárd és folyékony részecskék maradnak a válaszfalon, és a gáz teljesen áthalad. A szűrőcsatornák nagyon változatosak, de leginkább rostos vagy szemcsés elemekből állnak.
A céltól függően a porózus szűrőket finom szűrőkre, légszűrőkre és ipari szűrőkre osztják fel.
A finomszűrőket úgy tervezték, hogy elsősorban szubmikron részecskéket ragadjanak meg alacsony kiindulási koncentrációjú gázokból (<1 мг/м 3 ). Их применяют для улавливания особо токсичных частиц с высокой эффективностью. Для очистки газов на 99 % от частиц размером 0,05–0,5 мкм используют материалы в виде тонких листов или объемных слоев из тонких или ультратонких волокон (диаметром менее 2 мкм).
A tiszta szűrők hidraulikus ellenállása 200-300 Pa, és a porral eltömődött anyagok 700-1500 Pa.
A finom szűrőket 0,5-3 éves időtartamra tervezték. Nem regenerálódtak, hanem egy újat cserélnek.
A légszűrőket szellőztető és légkondicionáló rendszerekben használják.
A műszaki textil szűrők szemcsések, és durva szálas szűrők tisztítására használt ipari gázok egy hamu- (por) és 60 g / m 3. A leggyakoribb szövet szűrők, amelyek rugalmas szűrő partíció tartalmaz, amelynek alakja dobtárcsák (porleválasztók) (ábra E). A hatékonyságát ezek a szűrők - 99,5%, és a nyomás veszteség 1-1,5 kPa szűrési sebessége 0,5-2 m / s.
A szövetszűrők olyan anyagból készülnek, amely ellenáll a kipufogógázok magas hőmérsékletének. A szűrőanyagnak ellen kell állnia a magas páratartalomnak és a kémiai vegyületeknek. Szűrőanyagként gyapjú, gyapjúszál vagy lazsán 130 ° C-os gázhőmérsékleten használható. 260 ° C-os hőmérsékleten üvegszálakat és üvegszálas grafitot használnak. A szövet időtartama 1-3 év. A szövetszûrõket általában többcsatornásakká alakítják. Az egy kamrában lévő ujjak száma 100 vagy több lehet.
Füstgázok jönnek az alulról a tömlőkbe, a porrészecskék a hüvely falának belső felületére telepednek. A regenerálás során a füstgázok bejutása az egyik kamrába megáll, és a szövethez tapadó porrétegeket az ujjak rázásával vagy vibrálásával távolítják el. A por leválasztását a sűrített levegő sugárzása is elősegíti, amely a szűrési folyamat során végrehajtott mozgás ellen irányul. A leválasztott por az ujjak alatt a porzsákba esik, és csavarokkal eltávolítható.
Az anyagszűrők után keletkező hamu (por) maradék koncentrációja 15-50 mg / m3 lehet, ami megfelel a legszigorúbb előírásoknak.
Ipari elektrosztatikus leválasztók (ábra. 7.1. E) tisztításához használt nagy mennyiségű földgáz (legfeljebb 1 Mill. Nm 3 / h) koncentrációban részecskék 50 g / m 2. Ezek fordulnak elő Capture részecskék bármilyen méretű hatékonysági meghaladja a 99%. Az elektrosztatikus felszívók 400-450 ° C hőmérsékletű gázhőmérséklettel működhetnek mind vákuum alatt, mind nyomás alatt. Hidraulikus ellenállása 100-150 Pa. Az energiaköltségek 0,1-0,5 kWh / 1000 m3 tisztított gáz.
Az elektroszűrők a következő hátrányokkal rendelkeznek: a nagyméretek, a megnövekedett fémfelhasználás, a magas költségek, a szakképzett személyzet szükséges a kiszolgáláshoz.
Az elektroszűrők felosztása: tervezés szerint - egy zónába és két zónába; a gázáram irányában - vízszintes és függőleges irányban; a csapadékelektródák tervezésével - a lemezen és a cső alakúak; a por eltávolítása az elektródákból - "száraz" és "nedves"; az egymást követő elektromos mezők számától függően - egy mező és több mező; a párhuzamos elektrosztatikus leválasztók számától függően - egy- és többszöri.
Az elektrosztatikus felszívók fő szerkezeti elemei: olyan ház, ahol elektródákat helyeznek el; csomópontok a tisztított gázok ellátásához, elosztásához és eltávolításához; Berendezés a csapdázott por eltávolítására az elektródákból; eszköz az elektrosztatikus felszívó porának eltávolítására; az elektrosztatikus felszívóba táplált nagyfeszültségű áram csomópontjai a szigetelődobozok.
A füstgázok tisztítása az elektrosztatikus felszívóban a nagyfeszültségű (kb. 50 kV) egyenetlen villamos mező és az elektródák közötti koronakisülés kialakulásának következménye. A koronakisülési zónában kialakuló ionok és elektronok áramot hoznak létre a korona áramkoronából a csapadékelektródákig. Az elektródák között elhelyezkedő hamutartalmú részecskéket az elektromos térerők hatásával töltik fel, a csapadékelektródákra költöznek, és leülepednek rájuk. A legalább 8 s-os szűrő aktív zónájában lévő gázok tartózkodási idejének és a 1,2-1,5 m / s gázsebességnek a rögzítési aránya 99-99,8%.
Az elfogás hatékonysága jelentősen függ a gázáram villamos tulajdonságaitól, elsősorban az aranyszemcsék elektromos ellenállásától. A részecskék speciális elektromos ellenállásával fokozatosan csökken a lerakódási sebesség. Ezenkívül az elektrosztatikus felszívók hatékonysága az elektródák rázásának módjától függ, amelyre a sokk-kalapács mechanizmusokat leggyakrabban használják. A rázkódások közötti időközöket minden egyes mezőre optimalizálni kell, mivel minden egyes következő mezőben a kicsapott hamu mennyisége csökken.
A füstgáz tisztításának hatékonysága a hamutól és a portól jelentősen megnő a szűrők, például nedves hamu kollektor és elektrosztatikus felszívó kombinációjának alkalmazása esetén. A nedvesség növelése és a gázok hőmérsékletének csökkentése egy nedves hamu kollektorban biztosítja a hamu hatékony elektrosztatikus csapadék felvételét. A hamucsap teljes foka elérte a 99-99,5% -ot.