Источники загрязнений и технические средства защиты окружающей среды

На втором (к = 2) и последующих шагах итераций подсчитываем. - опасная скорость ветра на высоте устья трубыТ.к. и n=1 при и Расчет аналогичныйН2 мН1-Н2 м23,675,06Н1-Н2 > 0,5 итерации продолжаем7,3181682,90,562,844НЗ мН2-НЗ м22,710,96Н2-НЗ>0,5 итерации продолжаемffev‘vm м/с7,9521906,21,3363,086/ 2 м/сп=1Н4мНЗ-Н4 м22,50,21НЗ-Н4<0,5 итерации прекращаем, принимаем Нтр =25 м.Аналогичный расчет по выбросам летучей золыHl м19,27ffeV vm м/с11,04231191,5743,26/ < /еи/< 100т =0,568f< 100 и w,„ > 2 м/сп=1Н2мН1-Н2м14,524,74Н1-Н2>0,5 итерации продолжаемffev1VmM/c19,4267278,82,0883,582f < /e и/< 100m=0,49f< 100 и w,„ > 2 м/сn=lНЗ мH2-H3 м20,195,66Н2-НЗ>0,5 итерации продолжаемffev'vm м/с10,0592712,11,5023,21f 2 м/сn=lH4mH3-H4 м21,91,71Н4-НЗ>0,5 итерации продолжаемffev‘vm м/с8,552125,51,3853,124f 2 м/сn=lH5mH5-H4 м22,310,42Н5-Н4<0,5 итерации прекращаем, принимаем Нтр=25 м.К строительству принимаем трубу Нтр=25 м.8. Определение количества и состава сточных вод котельной. Вывод о возможности выпуска сточных вод в канализацию или дренаж без очисткиТехнические характеристики водоумягчительной установки Общая жесткость исходной водыЖо - [Со2+]+ [Mg2+ ] = 37,5/24,3 + 10,3/19,1= 2,67 мг-экв/лОбщая щелочность исходной водыЩо= ЩБ = [НСО/ ] = 116/64,2= 1,8 мг-экв/лНеобходимое количество воды для добавки в систему питания паровых котловQДоб=[у + у + (1- β) р/100]·Dn·nk=[0,32 +0,02 + (1- 0,17) 4,5/100]·8,12·3=9,19 м3/чу=0,32 доля потерь конденсата и пара у внешних потребителейу' = 0,02 потери пара, конденсата и обработанной воды внутри котельной (общестанционные потери)Р=0,17 доля отсепарированного пара в расширителе непрерывной продувкиДоля химически обработанной (добавочной) воды в питательной водеа = Qдоб/ Qпв=9,19/31,35=0,29Расход питательной воды для паровых котловQпв= Dnнк(1+р/100))=8,12· 3( 1+4,5/100))=25,45 м3/чКоличество воды производимой ВПУQ =QnK+ QTC=9,19+24=33,19 м3/чQТС =24 м3/ч количество воды на подпитку тепловой сети£>пк= 1,15Qдоб=1,15*9,19=10,56 м3/ч в производительность ВПУ по добавочной воде заложим 15%-ый запасДобавочная вода в систему питания котлов должна быть глубоко умягченной и ее готовят по схеме Na1-Na2-деаэрация. Воду для подпитки тепловой сети можно брать после Na1. В этом случае в котельной устанавливают отдельные деаэраторы для питательной воды котлов и подпиточной воды сетей.При деаэрации воды в струйно-барботажном деаэраторе ДА концентрация углекислоты в паре определяетсяСО2 = 22 -Щ0XOB·a·(σi + σ)= 22 -1,8-0,361-(0,4 + 0,7)=15,73 мг/л σi ~ 0,4 - доля разложения NaHCО3 в котле (60% этой соли разлагается в деаэраторе ДА, а СО2 удаляется с выпаром)σ=0,7 при Р=1,4 МПа доля разложения Na2CО3 в котле определяется по графику в зависимости от давления параПроизводственно-отопительная котельная имеет разветвленную сеть паропроводов, поэтому содержание углекислоты в паре должно быть СО2 < 20 мг/кг.При определении объема сточных вод и сброса солей ВПУ обычно принимают во внимание показатели работы I ступени умягчения. Поэтому рассчитаем только первую ступень ВПУ.Удельный съем солей при умягчении водыΔМ = ЖоИВ=2,386 мг-экв/лНа основании технологических данных принимаем скорость фильтрования w=25 м/чПлощадь фильтрованияТребуемая площадь одного фильтраnф= 2 число рабочих фильтров в ступениФильтр ионитныйпаралельноточныйМаркаДиаметр, мПлощадь, м2Высота общая, ммВысота слоя ионита, мФильтры ионитные первой ступениФИПА1-1,0-0,61,00,7831242,0-2,5Технологические свойства ионитаМаркаРазмер зерен, ммНасыпная плотность, т/м3Обменная емкость полная, г-экв/м3товарного продуктанабухшегоКУ-2-80,3-1,20,7-0,880,341700Количество солей, удаляемых на фильтрах ступени в суткиА = 24·ΔM·Q = 24·2,386·25,018=1432,6 г/эквДля первой ступени рабочая обменная емкость катионитаЕра6 = аэ·βNa·Епол - 0,5qyd·Ж0Ив = 0,62 • 0,733 ·1700 - 0,5 · 6 · 2,386 =765,4 г-экв/м3αэ =0,62 при удельном расходе соли на регенирацию 100 г/г-экв коэффициент эффективности регенерации, зависит от удельного расхода реагента на регенерациюβNa=0,733 коэффициент снижения обменной емкости катионита по Са и Mg вследствие влияния ионов Na+, содержащихся в исходной водеqyд =6 м3/м3 удельный расход воды на отмывку катионитаЧисло регенераций каждого фильтра в суткирегенерация за 2-3 дняРасход воды на взрыхление одного фильтраi -4л/(м2 с) интенсивность взрыхляющей промывки катионитаτвзр =25 мин продолжительность взрыхления9. Определение концентрации загрязняющих веществ в газах за котломМассовая концентрация загрязняющего вещества NO в дымовых газах С=М*1000/Vг10,062*1000/4,3=11,29 мг/м3 уF п Объемный расход дымовых газов от одного котла при номинальном режиме Vri= 4,3 м3 /с Объемная концентрация загрязняющего вещества NO в дымовых газах.1=С/ р° =11,29/8,425=1,34 мг/кг (ppm)р° - плотность при нормальных физических условиях, кг/м3Название веществаMj г/сCi мг/м3Р° кг/м3Ii мг/кг (ppm)пдкмрМг/нм3NO0,06211,298,4258,4250,6NO20,38369,7334,86534,8650,085SO24,854883,67308,98308,980,5СО7,9871454,031163,21163,23Твердые частицы8,7511593,10,53,4-бензапирен С20Н122,3*10'50,0040Суммарная токсичность выбросов за котломРасчет выбросов за золоуловителемНазвание веществаMj г/сCi мг/м3Р° кг/м3Ii мг/кг (ppm)NO0,06211,298,4258,425NO20,38369,7334,86534,865SO24,854883,67308,98308,98СО7,9871454,031,251163,2Твердые частицы0,5396,473,4-бензапирен С20Н120,57*10'50,001Суммарная токсичность выбросов за золоуловителемТоксичность выбросов за золоуловителем уменьшилась на 39% так как золоуловитель частично задерживает бензапирен, летучую золу и коксовый остаток.10.Возможные мероприятия по снижению выбросов.Организационно-технические мероприятия направлены в основном на экономию энергоресурсов (топлива), повышение культуры обслуживания и надежности объекта, не затрагивают тракт котлов. Далее приведены ориентировочные значения снижения выбросов при реализации этих мероприятий. Организационно-технические мероприятия направлены в основном на экономию энергоресурсов (топлива), повышение культуры обслуживания и надежности объекта, не затрагивают тракт котлов.Внедрение теплосберегающих технологий и оборудования у потребителей теплоты. Снижение потерь теплоносителя и теплоты в сетях. Эффективна бесканальная прокладка труб с пенополиуретановой (ППУ), армопенобетонной улучшенной (АПБУ) и фенольнопоропластовой (ФЛ с гидроизоляцией) теплоизоляцией. Оптимизация режимов работы котла. Работа котла в соответствии с режимной картой. Автоматизация котлов и котельной. Более эффективная отработка переходных процессов. Своевременный ремонт и наладка; обмывка поверхностей нагрева. Увеличение КПД на 8- 15% при сжигании твердого топлива. Внедрение безнакипного водно-химического режима. Фосфонаты (композиция ККФ, ОЭДФК и др.) на 95% ингибируют процесс накипеобразования. Отмечено повышение КПД котлов на 2-5% и более. Ниже приведены методы, проверенные в эксплуатации и дающие существенный экологический эффект: 1 .Снижение коэффициента избытка воздуха в топке ат до значений, не вызывающих еще чрезмерного повышения недожога топлива. Это простое режимное мероприятие позволяет снизить выбросы оксидов азота при сжигании газа и мазута на 30-35% , для слоевого сжигания угля эффективность на 10% ниже. При отсутствии контроля за ат есть опасность загрязнения атмосферы сажей, СО, углеводородами. 2.Интенсификация охлаждения факела горения достигается при расположении в топочной камере дополнительных поверхностей нагрева или при рассредоточении фронта горения. Быстрое охлаждение газов при интенсивном теплообмене в топке сокращает время окисления (время пребывания) азота в области высоких температур. Секционирование топок малых котлов двухсветными экранами снижает образование NOX на 20-30%. 3.Организация двухступенчатого сжигания топлива. В простейшем случае ступенчатого сжигания часть воздуха (ai=0,85-0,95) подают в горелку со всем топливом. При недостатке кислорода и более низкой температуре оксиды азота образуются в меньшем количестве, часть из них восстанавливается до N2. Оставшийся воздух (до ат) подается через форсунки, расположенные над горелкой, что обеспечивает полное сгорание топлива. В котлах с многоуровневым расположением горелок воздух распределяется между ярусами так, что в горелках нижнего яруса аi = 0,8-0,9, а верхнего - аг = 1,25-1,35, что также достигает шага «по вертикали». Относительное снижение образования NOx - Mу = 1 -1/( 1 + a 2/a,) "где n ~ 3. 4. применение технологий псевдоожиженного слоя для сжигания низкосортного твердого топлива. В этих технологиях реализуется низкотемпературное (800-1200 ° С) сжигание топлива в взвешенном слое над узкой воздухораспределительной сеткой. По сравнению с топками сгорания топочного топлива камера сгорания требует повышенных затрат на продувку. Напор дутьевых вентиляторов повышается в 3-4 раза. Имеются топки со стационарным кипящим слоем и топки с циркулирующим кипящим слоем.В настоящее время технология сжигания низкосортных твердых топлив признана технологией их сжигания в высокотемпературном циркулирующем кипящим слое (ВЦКС).Применение способа сжигания твердого топлива в воздушно камере сгорания позволяет увеличить производительность котлов малой и средней мощности до 30%. Результаты работы котлов ВЦКСсвидетельствуют о том, что использование возврата уноса, т.е. циркуляции материала псевдоожиженного слоя по контуру печи - сепаратора уноса - печи позволяет снизить потери при механическом отказе на 10% и КПД котла 85-87% достижимы на практике (вместо 72-80% для традиционного сжигания в неподвижном фильтрующем слое). Практически любые твёрдые топлива с теплотой сгорания от 3500 до 6000 ккал/кг, зольностью и влажностью до 50%, размером куска от 6 до 50 мм, различные отходы биологического происхождения, смешанные с твёрдым топливом, могут сжигаться в печах воздушно-воздушного сгорания. Даже при очень высоком зольности угля (до 50%) содержание углерода в удаляемом шлаке не превышает 10% в печах с вседорожным сжиганием. Стабильность процесса сжигания топлива в котлах с AAC поддерживается в диапазоне регулирования нагрузки от 20 до 100%. При этом обеспечивается селективное удаление золы непосредственно из слоя при сгорании твёрдого топлива, а концентрация твердых выбросов в атмосферу в 5-6 раз ниже по сравнению с типичным сгоранием слоя (до 200 мг/м3). Сжигание топлива при температуре 1000 - 1200 ° С снижает количество оксидов азота в выхлопных газах до 200 - 250 мг/м3 и менее, что на 40% ниже, чем в обычном способе сжигания твёрдого топлива. Использование технологии псевдоожиженного слоя может в значительной степени решить проблему снижения выбросов оксидов серы в атмосферу. Для этого в кипящий слой добавляют щелочные добавки (известняк, известь - пушка или доломит), связывающие серу с сульфатом по реакциям:СаСО3 -> СаО + СО 2СаО + SO2 + 0,5 О2 — CaSO^Расход извести, кг/ч можно вычислить по формуле:МСаСО = 0,01 ·К • 3,1 • [в77 - г]св • Ар· (о,0057 • СаО + 0,0080 • MgO}]где S’3 и Ар - содержание серы и золы в рабочем топливе, %; СаО и MgO- содержание оксидов кальция и магния в золе, %; Bp - степень связывания серы щелочными компонентами золы(М=0,8-0,9);В1’- расчетный расход рабочего топлива, кг/ч;К - коэффициент запаса (мольное отношение), для топок с циркулирующим кипящим слоем при К = 2 подавление SO2 достигает 90%. Выбросы SO2 не превышают 350 мг/м3.Важно отметить также, что при эксплуатации котлов с ВЦКС практически сохраняются традиционные (привычные для обслуживающего персонала) методы эксплуатации котельных.Метод подходит для реконструкции действующих котельных с котлами мощностью более 4 МВт (типа КВТС, КЕ, ДКВр). Опыт показывает, что реконструкция котельных с установкой топочного и соответствующего вспомогательного оборудования для сжигания твердого топлива в ВЦКС окупается за 1.5 - 2 года.5.Частичная рециркуляция дымовых газов в топочную камеру. В этом случае дымовые газы в количестве ЕОтб = г-Кг/100 отбираются на выходе из котла и подаются в топку либо через шлицы под горелками, либо через кольцевой канал вокруг горелок, либо подмешиваются в воздух перед горелками (до колосниковой решетки). Последний способ ввода газов рециркуляции обеспечивает наибольшее снижение температуры и концентрации кислорода, что растягивает зону горения при эффективном охлаждении ее топочными экранами. В некоторых случаях на малых котлах линию рециркуляции можновыполнить в виде перемычки между напорной линией дымососа и всасывающей линией вентилятора, чаще же устанавливают специальный дымосос рециркуляции.Рекомендуемая степень рециркуляции г =15-30% . При минимальныхкоэффициентах избытка воздуха в топке ат относительное снижение выхода оксидов азотаат=k-4~r(к = 0,16 для газа, 0,17 - для мазута и 0,075 - для твердого топлива). При завышенных коэффициентах избытка воздуха в топке относительное снижение не превышает 1/3. Метод практически непригоден для котлов с малым объемом топочной камеры (типа чугунных водогрейных) из-за недопустимого выхода продуктов неполного сгорания.Список используемой литературы1. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек: Учебное пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1986. 415 с. 2. Роддатис К.Ф., Бузников Е.Ф. Производственные и отопительные котельные. М.: Энергоатомиздат, 1984. 248 с. 3. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности / Под ред. К.Ф.Роддатиса. М.: Энергоатомиздат, 1989. 488 с. 4. Канаев А.А., Копп И.З. Взаимодействие энергетики и окружающей среды. Л.: Знание, 1980. 33 с. 5. Экологические проблемы энергетики / Отв. ред. А.А. Папина. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1989. 322 с.6. Скалкин Ф.В., Канаев А.А., Копп И.З. Энергетика и окружающая среда. Л.:Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1981. 280 с.7. Энергетика и охрана окружающей среды / Под ред. Н.Г. Залогина, Л.И.Кроппа, Ю.М. Кострикина. М.: Энергия, 1979. 352 с.8. Энергетика и природа: Экологические проблемы развитияэлектроэнергетики / Под ред. Г.Н. Лялика и А.Ш. Резниковского. М.:Энергоатомиздат, 1995. 352 с.9. Чалый Г.В. Энергетика и экология. Кишинев: ШТИИНЦА, 1991. 124 с.10.Жабо В.В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. М.:Энергоатомиздат, 1992. 240 с.11.Беккер А.А., Агаев Т.Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды.Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 286 с.12.Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ впромышленных выбросах. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 270 с.Циклонныезолоуловители:а — схема движения частички в циклоне: 1— вход запыленного газа; 2 — внутренний цилиндр; 3 — наружный цилиндр; 4 — частица золы; и, v, w — скорости газового потока, частицы относительно потока (скорость дрейфа), результирующая скорость частицы; 6 — элемент батарейного циклона БЦ с восьмилопастными лопатками безударного входа (D=0,254 м); в — элемент батарейного циклона БЦУ с полуулиточным входом (D = 0,231); г — элемент батарейного циклона ЦКТИ с тангенциальным четырехзаходнымзавихрителем газа (D =0,500 м); 1 — вход запыленного газа; 2 — выход очищенного газа; 3 — внутренний цилиндр; 4 — наружный цилиндр; 5 —конический бункер для золы; 6 — восьмилопастный закручивающий элемент «розетка»; 7 — полуулиточный ввод; 8 — четырехсторонний полуулиточный ввод.Примерыконструктивноговыполнениябатарейныхциклонов:а — вертикальная установка циклонных элементов в батарее; б — установка циклонов под углом 45° к вертикали; 1— вход запыленных газов; 2 — выход очищенных газов; 3 — циклонные элементы; 4 — опорный пояс; 5 — корпус батарейного циклона; 6 — бункер для удаления золы.