Характеристика пылегазовых выбросов топливно-энергетической промышленности

На электростанциях  с открытой компоновкой электрофильтров  в районах с расчетной температурой отопления минус 15^o C и ниже электрофильтры перед пуском должны предварительно прогреваться горячим воздухом до температуры выше точки росы дымовых газов растопочного топлива.

Орошение мокрых золоулавливающих установок, а также  подача воды в золосмывные аппараты электрофильтров и батарейных циклонов, воздуха в аппараты систем пневмозолоудаления и включение системы контроля работы электрофильтров и наличия золы в бункерах должны быть осуществлены до растопки котла.

При повышении  температуры дымовых газов за электрофильтрами выше температуры газов перед ними необходимо снять высокое напряжение со всех полей. В случае обнаружения очагов возгорания в электрофильтре следует остановить котел и приступить к устранению аварийного состояния.

Режим эксплуатации золоулавливающих установок должен определяться следующими показателями:

• для электрофильтров оптимальными параметрами электропитания при заданной температуре дымовых газов и оптимальным режимом встряхивания электродов;
• для мокрых золоулавливающих установок оптимальными расходом орошающей воды и температурой газа после аппаратов не менее чем на 15^o C выше точки росы дымовых газов (по водяным парам);
• для батарейных циклонов оптимальным аэродинамическим сопротивлением аппаратов.

При эксплуатации мокрых золоулавливающих установок должны быть предусмотрены меры, предотвращающие брызгоунос. В случае установки электрофильтров за мокрыми золоулавливающими установками наличие следов брызгоуноса за последними не допускается.

Состояние золоулавливающих установок должно контролироваться в соответствии с типовыми инструкциями по их эксплуатации.

При останове котла  на срок более 3 суток золоулавливающие установки должны быть осмотрены и очищены от отложений.

Испытания золоулавливающих установок должны быть выполнены  при вводе их в эксплуатацию из монтажа, после капитального ремонта или реконструкции специализированными аттестованными организациями.

Для проведения испытаний золоулавливающие установки  должны иметь измерительные участки  на газоходах и быть оборудованы  штуцерами, лючками и другими приспособлениями, а также стационарными площадками с освещением для обслуживания используемых при испытаниях приборов.

Золоулавливающие  установки не реже 1 раза в год  должны подвергаться испытаниям по экспресс-методу в целях проверки их эксплуатационной эффективности и при необходимости разработки мероприятий по улучшению работы.

Сухие золоуловители: аппараты сухой инерционной очистки, циклоны батарейные, дымососы-пылеуловители, фильтры рукавные, электрофильтры.

Мокрые золоуловители: скрубберы Вентури, центробежные скрубберы ВТИ. 

Циклон представляет собой цилиндрический корпус с конусным днищем, внизу которого прорезано пылевыпускное отверстие. Входной патрубок для запыленного потока подключен к корпусу сбоку по касательной, а выходной патрубок для очищенного воздуха - в центре по вертикальной оси. Войдя в корпус, поток запыленного воздуха расслаивался под действием центробежной силы. Твердые частицы отбрасывались к стенке, а воздух, имеющий массу, в несколько тысяч раз меньшую, вращался в середине. В возвратно-поточных циклонах используется кинетическая энергия вращательно-поступательного движения газового потока. Под действием центробежной силы частицы золы или пыли подводятся к стенке циклона и вместе с частью газов попадают в бункер. Газы из бункера снова возвращаются в циклон через центральную часть пылевыпускного отверстия. Отделение частиц от попавших в бункер газов происходит при повороте потока на 180 градусов под действием сил инерции. По мере движения этой части газов в сторону выхлопной трубы к ним постепенно присоединяются порции газов, не попавших в бункер.

Батарейные  циклоны.

Степень очистки  газов в батарейных циклонах ниже, чем в электрофильтрах и скрубберах, причем более высокая эффективность  достигается в случае более крупных  размеров золы. Поэтому батарейные циклоны обычно используются в качестве первой ступени очистки для улавливания наиболее крупной золы.

Дымососы-золоуловители.

В дымососах-золоуловителях запыленные газы входят в спиральную коробку, приобретают криволинейное  движение - и под действием инерционных сил зола отделяется от газового потока, попадая в циклон. Для повышения коэффициента пылеулавливания после циклона газовый поток возвращается в улитку через крыльчатку, дополнительно закручивающую газовый поток в кожухе входной коробки.

Фильтры

Тканевые (рукавные) фильтры - наиболее распространенные среди тканевых фильтров. Состоят из корпуса, внутри которого помещены рукава из шерстяной, хлопчатобумажной или стеклянной ткани. Загрязненный газ или воздух проходит через рукава, которые периодически регенерируются от задержанной пыли. Тканевые фильтры классифицируются по размерам фильтровальных рукавов, конфигурации фильтрующих элементов, типу применяемых фильтровальных материалов, способу регенерации ткани. Рукавные фильтры, основанные на отделении из фракционного (дисперсионного) состава золы частиц больших размеров, в системах очистки на электростанциях широкого распространения не получили из-за больших габаритов и низкого срока службы. Они позволяют получить наиболее высокую степень очистки газов от пыли любого дисперсного состава. Рукавные фильтры по капитальным затратам несколько дешевле, чем электрофильтры, но расходы на их эксплуатацию выше. Конструкция рукавных фильтров независимо от их типов и модификаций предусматривает исключительно вертикальное исполнение (в отличие от электрофильтров и механических аппаратов). В условиях стесненной компоновки мазутных электростанций это обстоятельство может оказаться решающим при выборе типа золоуловителя.

Электрофильтры - наиболее эффективные газоочистительные аппараты, т.к. эксплуатационные расходы на их содержание, по сравнению с другими пыле- и золоуловителями, гораздо ниже. Установка для электрической очистки газов включает в себя электрофильтр и агрегат питания. Принцип действия электрофильтров заключается в том, что запыленные газы проходят через электрическое поле, образуемое между стальным цилиндром (положительный полюс) и проволокой, проходящей по оси цилиндра (отрицательный полюс). Основная масса частиц золы получает отрицательный заряд и притягивается к стенкам цилиндра, незначительная часть частиц золы получает положительный заряд и притягивается к проволоке. Эффективность электрофильтров зависит от электропроводимости золы. При периодическом встряхивании электрофильтра электроды освобождаются от золы.

Мокрые золоуловители

Действие аппаратов  мокрой очистки газов основано на захвате частиц пыли жидкостью, которая  уносит их из аппаратов в виде шлама. Процессу улавливания пыли в мокрых пылеуловителях способствует конденсационный эффект – укрупнение частиц пыли за счет конденсации на них водяных паров. Поскольку в этих аппаратах процесс пылеочистки обычно сопровождается процессами абсорбации и охлаждения газов, они применяются и в качестве теплообменных аппаратов, и для очистки газообразных составляющих. Обычно в качестве орошающей жидкости, если не требуется химическая очистка, используется вода. Часто аппараты мокрой очистки газов используются в качестве предварительной ступени перед аппаратами других типов.

Достоинства мокрой газоочистки:

1. Мокрые фильтры  отличаются сравнительно небольшой  стоимостью и более высокой  эффективностью улавливания взвешенных  частиц по сравнению с сухими  механическими аппаратами.

2. Некоторые  типы мокрых фильтров (турбулентные  газопромыватели) могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм.

3. Мокрые пылеуловители  не только могут успешно конкурировать  с такими высокоэффективными  пылеуловителями, как рукавные  фильтры, но и использоваться  в тех случаях, когда рукавные  фильтры не применяются, например, при высокой температуре и повышенной влажности газов, при опасности возгораний и взрывов очищаемых газов или улавливаемой пыли.

4. Аппараты мокрой  очистки газов одновременно с  взвешенными частицами могут  улавливать парообразные и газообразные компоненты.

Метод мокрой очистки имеет ряд недостатков:

1. Улавливаемый  мокрыми пылеуловителями продукт  выделяется в виде шлама, что  связано с необходимостью обработки  сточных вод и, следовательно,  с удорожанием процесса очистки.

2. При охлаждении очищаемых газов до температуры, близкой к точке росы, а также при механическом уносе из газоочистного аппарата газовым потоком капель жидкости пыль может осаждаться в газопроводах, дымососах и дымовых трубах.

3. В случае  очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации необходимо защищать антикоррозионными материалами.

Мокрые пылеуловители  чаще всего используются в газоочистных системах для одновременного охлаждения и увлажнения (кондиционирования) газов. В этом случае они кроме функции  газоочистных аппаратов выполняют роль теплообменников смешения, в которых охлажденный газовый поток непосредственно контактирует с охлаждающей жидкостью. Главный недостаток аппаратов мокрой очистки газов состоит в том, что использованная в них жидкость тоже нуждается в очистке, для чего нужно строить отстойники, тратить энергию на перекачку пульпы, проводить трубопроводы и т.д.

Скрубберы Вентури (приложение Ж) – наиболее распространенный тип мокрого пылеуловителя; они обеспечивают эффективную очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. Представляет собой сочетание орошаемой трубы Вентури и каплеуловителя. Труба Вентури имеет плавное сужение на входе – конфузор и плавное расширение на выходе – диффузор. Пережим сечения трубы Вентури получил название «горловина». Принцип действия скрубберов Вентури основан на улавливании частиц пыли, абсорбции или охлаждении газов каплями орошающей жидкости, диспергируемой самим газовым потоком в трубе Вентури.

Центробежные  скрубберы ВТИ (приложение Ж) - состоят из вертикально установленного полого цилиндра с коническим дном. Через горизонтальный патрубок в нижней части корпуса дымовые газы поступают в скруббер. Внутренняя поверхность стенки цилиндра орошается водой, образующей тонкую пленку, стекающую по цилиндру. Под действием центробежной силы частицы золы достигают стенок корпуса, прилипают к водяной пленке и смываются через воронку и водяной затвор в канал гидрозолоудаления. Пропускная способность центробежного скруббера при одинаковом сопротивлении значительно больше сухих центробежных золоуловителей. Очистка достигает 95% [9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Характеристика топливно–энергетического комплекса в Иркутской области как источника загрязнения атмосферы

 

ТЭК – один из крупнейших в промышленности загрязнителей  окружающей среды

Продукты сгорания, выброшенные из труб тепловых электроцентралей, котельных и других энергетических объектов области, разносятся на большие расстояния, порядка нескольких десятков километров, по направлениям господствующих ветров, участвуя в региональном загрязнении окружающей среды. Но наиболее опасны   те выбросы, которые оседают на близлежащие от источника территории, в сфере так называемого интенсивного техногенного воздействия, т.е. на городские площади. Опасность усугубляется еще и тем, что большинство предприятий топливно-энергетического комплекса находятся вблизи густонаселенных районов города.

ТЭЦ являются одним из основных загрязнителей  атмосферы твёрдыми частицами золы, окислами серы азота, другими веществами, оказывая вредное воздействие на здоровье людей, а также углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта». Процесс накопления углекислого газа в атмосфере будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности. Аэрозольные частицы отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды соли кислот. Особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха являются одной из главных причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Последствиями накопления глобальных загрязнителей ТЭЦ в атмосфере  являются (см. таб. П.З и п. З):

•   парниковый эффект;
•   разрушение озонового слоя;
•   кислотные осадки.

Тепловые электростанции работают на относительно дешевом органическом топливе - угле и мазуте, это невосполнимые природные ресурсы. Сегодня основными энергетическими ресурсами в мире являются уголь (40%), нефть (27%) и газ (21%). По некоторым оценкам этих запасов хватит на 270, 50 и 70 лет соответственно и то при условии сохранения нынешних темпов потребления.

При сжигании топлива  на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая  зола, частички несгоревшего пылевидного  топлива, серный и сернистый ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При зажигании  мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи. В золе некоторых видов топлива присутствует мышьяк, свободный диоксид кальция, свободный диоксид кремния.

При переходе с  твёрдого на газовое топливо себестоимость вырабатываемой электроэнергии значительно возрастает, однако здесь есть и свои плюсы, при использовании сжиженного газа не образуется золы, но такой переход не решает главную проблему - загрязнение атмосферы. Дело в том, что при сжигании газа, как и при сжигании мазута, в атмосферу попадает окись серы, а по количеству выбросов оксидов азота при сжигании газ почти не уступает мазуту.