Технические и технологические мероприятия снижения вредных выбросов котельных
Лекция 16. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕРОПРИЯТИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ КОТЕЛЬНЫХ
План
16.1 Технические и технологические мероприятия снижения вредных выбросов котельных
16.2 Применение одиночных и батарейных циклонов для очистки выбросов котельных от твердых веществ
В угольной промышленности основными мерами, направленными на уменьшение количества вредных выбросов с дымовыми газами котельных, являются закрытие котельных малой мощности; совершенствование технологии сжигания топлива; полное оснащение котельных эффективным пылеулавливающим и газоулавливающим оборудованием.
Технико-экономический анализ показывает, что очистку дымовых газов на мелких котельных (особенно от оксидов серы) обеспечить нельзя. Необходима централизация теплоснабжения предприятий и населенных пунктов путем подключения абонентов к котельным большой мощности и ТЭЦ с последующей ликвидацией малых котельных, оборудованных котлоагрегатами устаревших типов. Крупные теплоэнергетические установки позволяют осуществлять подачу вторичного острого дутья для устранения химического недожога при работе на твердом топливе. Это уменьшает выброс сажи и оксида углерода на 80-90 %, а горючих веществ - примерно в два раза. Крупные котлоагрегаты экономически целесообразнее оснащать современными устройствами для очистки дымовых газов не только от пыли, но и от других вредных летучих компонентов (оксиды серы, азота, углерода).
|
|
Дальнейшее совершенствование процессов сжигания твердого топлива заключается в его облагораживании, т.е. обессеривании, брикетировании, гранулировании. Сжигание такого топлива сопровождается минимальными выбросами оксидов серы и азота, уменьшением уноса твердых фракций с дымовыми газами, увеличением полноты сгорания. Например, по сравнению со сжиганием рядового угля применение гранул из отсевов углей уменьшает запыленность дымовых газов в 4-9 раз, а оксидов азота в 5-7 раз. Облагороженное топливо целесообразно использовать для маломощных котлоагрегатов промышленных котельных, работающих на естественной тяге и не подлежащих оборудованию пылеулавливающими устройствами, а также средствами санитарной очистки выбросов от пыли.
Известно, что образование оксидов азота обусловливается в основном двумя факторами - температурой горения и концентрацией кислорода в топочной камере. Одним из способов снижения температуры и концентрации кислорода при слоевом сжигании является рециркуляция продуктов сгорания, в результате которой выбросы оксидов азота снижаются на 10-15 % при условии, что в месте отбора газа коэффициент избытка воздуха не превышает 1,8.
|
|
Уменьшает вредные выбросы в атмосферу использование для котлоагрегатов жидкого или газообразного топлива, включая метан от дегазации шахт. Последнее направления является особенно перспективным на основе использования когенерационных технологий.
Улавливание пыли из дымовых газов котельных производится е помощью различных очистных установок. Вид их зависит от физико-химических свойств улавливаемой золы и пыли (в первую очередь фракционного состава).
Наиболее эффективным методом очистки дымовых газов промышленных и коммунально-бытовых котельных от твердых веществ является в настоящее время метод сухой механической очистки с применением одиночных циклонов для котельных с котлами паропроизводительностью 2,5-6,5 т/ч и батарейных циклонов для котельных с котлами производительностью 6,5-20 т/ч.
Электрофильтры вследствие высокой стоимости, больших габаритов, сложности обслуживания в промышленных котельных малой и средней мощности не применяются. Их устанавливают в основном на крупных котельных и ТЭЦ.
Если котельная оборудована несколькими вертикальными котлами, то на каждый из них устанавливают один или два циклона ЦН непосредственно около дымовой трубы. Предпочтительнее два циклона меньшего размера, так как в этом случае повышается эффективность очистки и уменьшаются габариты установки. Принципиальная - схема очистки газов циклонами тина ЦН приведена на рис. 16.1.
Рис.16.1. Компоновка циклонов с вертикальным котлом: 1 - дымовая труба; 2 - шибер трубы; 3 - котел; 4 - разгрузочное отделение; 5 - бункер; 6 - циклон. |
Для очистки дымовых газов котельных, оборудованных чугунными секционными котлами, рекомендуются циклоны типа ЦН и БЦ. При этом на каждый котел целесообразно устанавливать два спаренных циклона и располагать их непосредственно за котлом (вне котельной).
В котельных установках производительностью 2,5-4 т/ч пылеуловители рекомендуется размещать непосредственно за хвостовыми поверхностями нагрева.
Для всех вышеперечисленных котлов производительностью 2,5-25 т/ч в качестве аппарата пылеулавливания может применяться батарейный циклон
БЦУ-М. При выборе пылеуловителя следует иметь в виду, что наряду с высокой эффективностью очистки аэродинамическое сопротивление БЦУ-М циклонов вдвое больше, чем циклона БЦ.
Кроме сокращения пыли все более важной для охраны окружающей среды становится очистка отходящих газов от вредных компонентов - оксидов серы, азота, углерода. Устройства для их улавливания основаны на использовании явлений абсорбции, адсорбции, ионного обмена, сухого и мокрого каталитического окисления. Сорбенты применяют как жидкие, так и сухие. Сорбенты и иониты очищают газ, поглощая вредные газообразные примеси. Каталитическое окисление осуществляется при температуре 500-600 °С.
Вводимые в токсическую газовую среду катализаторы окисляют вредные компоненты, делая их тем самым безвредными для окружающей среды.
С учетом актуальности проблемы уменьшения выбросов оксидов серы в атмосферу институтом НИИОГаз для нужд отрасли разработана установка (производительностью до 50 тыс. м³/ч)для очистки дымовых газов от сернистого ангидрида. В качестве сорбента в ней используется суспензия известняка с добавкой к поглотительному раствору осадка от нейтрализации кислых шахтных вод, содержащих гидрооксиды металлов, гипс, угольно-породную взвесь. Преимущество известнякового метода — простота технологической схемы, доступность и дешевизна сорбента, относительно малые капитальные затраты, возможность очистки газа без предварительного охлаждения и обеспыливания. Эффективность установки - 85 %. Это позволяет уменьшить выбросы сернистого ангидрида до уровня санитарных норм.
|
|
Существенным недостатком данного способа, основанного на использовании жидкого сорбента, является необходимость строительства шламохранилищ.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Гребенкин С.С., Костенко В.К., Матлак Е.С. и др. Сохранение окружающей природной среды на горнодобывающих предприятиях. Монография под общ. ред. Гребенкина С.С. и Костенко В.К. -Донецк: «ВИК», 2010.- 505 с.
2. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьев Г.С. Защита биосферы от промышленных выбросов. Основы проектирования технологических процессов. – М.:Химия, Колосс,2005. – 392с.
3. Ищук И.Г., Поздняков Г.А. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий: Справочник.-М.: Недра, 1991.-253 с.
4. Николин В.И., Матлак Е.С. Охрана окружающей среды в горной промышленности.-К., Донецк: Вища школа, 1987.-192 с.
5. Ветрошкин, А. Г. Процессы и аппараты пылеочистки: учебное пособие / А. Г. Ветрошкин. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. – 210 с.
6. Гарин, В. М. Промышленная экология: учебное пособие / В. М. Гарин, И. А. Кленов, В. И. Колесников. – М.: Маршрут, 2005. – 328 с. – (Высшее профессиональное образование).
7. Закон України «Про охорону атмосферного повітря» від 16.10.1992 №2707.
8. Куликова Е.Ю. Теоретические основы защиты окружающей среды в горном деле. - М.: Изд-тво «Горная книга», 2005. – 611 с.
9. Архипов Н.А., Ельчанинов Е.А., Горбачев Д.Т. Добыча угля и рациональное природопользование - М.: Недра, 1987. – 285 с.
10. Горное дело и окружающая среда / [Сластунов С.В., Кролева В.Н., Колеков К.С., Кунепова Е.Ю и др.]. – М.: Лотос, 2001. – 272с.
11. Джигирей В.С. Єкологія та охорона навколишнього середовища: навч. посіб. – К.: Вид-во «Знання», КОО, 2000. – 203с.
12. Рациональное природопользование в горной промышленности/ [Арский Ю.М., Архипов Н.А. и др.]; под ред. проф. Харченко В.А. – М.: изд-во Московского горного университета. – 1998. – 444с.
13. Мазур И.И., Молдованов О.Н. Курс инженерной экологии: учеб. для ВУЗов / под ред. И.И.Мазура. – М.: Высш. Шк., 1999. – 447с.
|
|
14. Певзнер М. Е., Костовецкий В. П. Экология горного производства. – Москва: «Недра», 1990. – 346 с.
15. Колоков О.В., Хоменко М.П. Охрана окружающей среды при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. – К.: «Высшая школа», 1986. – 426 с.