Факторы, влияющие на выход загрязняющих веществ

Содержание

 

Введение

1. Характеристика производства как источника образования выбросов

2. Факторы, влияющие на выход загрязняющих веществ

3. Мероприятия по сокращению выхода диоксида серы и летучей золы

4. Выбор и обоснование метода и схемы очистки

. Выбор и обоснование конструкции абсорбера

. Расчёт основного оборудования

. Выбор и расчёт вспомогательного оборудования

. Условия эксплуатации и контроль за работой установки

Вывод

Литература

 

Введение

выброс загрязняющий очистка абсорбер

Предприятия, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию на базе органического топлива, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Почти 2/3 тепловой энергии и остатков бывшего топлива в буквальном смысле вылетают в трубу, нанося вред окружающей среде. Этим обуславливается необходимость проектирования и внедрения природоохранных систем и сооружений. Процесс проектирования связан с решением ряда технических, экологических и экономических задач.

Выбор метода очистки выбросов осуществляется, исходя из сравнительного анализа известных методов с учетом информации о преимуществах и недостатках методов, применительно к конкретному источнику выделения загрязняющих веществ, принимая во внимание специфические характеристики этого источника выделения.

При выборе метода и схемы очистки учитывается состав и физико-химические свойства выбросов, их объём в расчёте на рабочие условия, условия их образования, потребность в образующихся продуктах очистки, наличии активных материалов.

Целесообразно рассмотреть возможность рекуперации уловленных компонентов, очищаемой газовоздушной смеси, возможность применения оборотных систем сточных вод. Применять рентабельные технологии переработки прочих образующихся побочных продуктов деятельности предприятия.

Решение экономической задачи играет важную роль. Для каждого варианта очистки проводят сравнительный анализ приведенных затрат. Наиболее приемлемым будет являться тот вариант очистной установки, который не только обеспечит достижение требуемого экологического эффекта, но также будет характеризоваться высокой степенью надежности, малыми габаритами, наименьшим количеством вспомогательного оборудования, наименьшей стоимостью самой установки, наименьшей стоимостью ее эксплуатации и ремонта.

При выборе метода очистки или обезвреживания выбросов предпочтение отдаётся той, схеме, для реализации которой необходимы минимальные капитальные и эксплуатационные затраты, а также затраты на электроэнергию, на реагентное хозяйство, в ряде случаев и затраты на обращение с образующимися в ходе очистки отходами, если отсутствует сброс сточных вод (или загрязнённость их не превышает установленных нормативов).

В данной работе предлагается, рассчитывается и обосновывается способ очистки выбросов, образующихся при сжигании топлива на ТЭЦ, содержащих взвешенные вещества и диоксид серы.

 

1. Характеристика производства как источника образования выбросов

 

При сжигании топлива на теплоэлектростанциях, химическая энергия превращается в тепловую энергию пара, которая затем в паровой турбине переходит в механическую энергию, а турбогенератор делает ее уже электрической.

Тепловые электростанции и теплоэлектроцентрали, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию на базе сжигания органических видов топлива, оказывают значительное отрицательное воздействие на окружающую среду. С дымовыми газами электростанций в воздушный бассейн выбрасывается большое число твердых и газообразных загрязнителей, нормируемых в атмосфере, среди которых такие вредные вещества как зола, оксиды углерода, серы и азота. Помимо этого в воздушный бассейн попадает огромное количество диоксида углерода и водяных паров. Зола, оксиды серы, азота и многие другие компоненты дымовых газов являются вредными веществами, превышение концентрации которых над санитарными нормами в воздушном бассейне недопустимо.

В настоящем проекте рассматривается работа тепловой станции, осуществляемая за счет сжигания твердого топлива.

Горючая часть топлива включает органическую, состоящую из углерода, водорода, кислорода, органической серы, и неорганическую части (в состав горючей части топлива ряда месторождений входит пиритная сера FeS2).

Негорючая (минеральная) часть топлива состоит из влаги и золы. Основная часть минеральной составляющей топлива переходит в процессе сжигания в летучую золу, уносимую дымовыми газами. Другая часть в зависимости от конструкции топки и физических особенностей минеральной составляющей топлива может превращаться в шлак.

Количество твердых веществ, выбрасываемых в атмосферу, определяется зольностью топлива, полнотой сгорания горючей массы, глубиной золоочистки.

Химический состав золы твердого топлива достаточно разнообразен.

Обычно зола состоит из оксидов кремния, алюминия, титана, калия, натрия, железа, кальция, магния. Кальций в золе может присутствовать в виде свободного оксида, а также в составе силикатов, сульфатов и других соединений. Более детальные анализы минеральной части твердых топлив показывают, что в золе в небольших количествах могут быть и другие элементы, например, германий, бор, мышьяк, ванадий, марганец, цинк, уран, серебро, ртуть, фтор, хлор. Микропримеси перечисленных элементов распределяются в различных по размерам частиц фракциях летучей золы неравномерно, и обычно их содержание увеличивается с уменьшением размеров этих частиц.

В составе золы твердых видов топлива могут присутствовать радиоактивные изотопы калия, урана и бария. Эти выбросы практически не влияют на радиационную обстановку в районе ТЭС, хотя их общее количество может превышать выбросы радиоактивных аэрозолей на АЭС той же мощности.

При горении сера, присутствующая в органическом топливе в виде колчедана Fe2S и пирита FeS2 и сульфатов в минеральной части, превращается в диоксид серы, количество которого определяется сернистостью используемого топлива. Сернистость углей в зависимости от месторождения составляет 0,3-6,0%.

Тепловые выбросы ТЭС воздействуют на окружающую среду, меняя микроклимат в районе ее размещения, а при больших концентрациях мощности могут привести к изменению циркуляции воздушных масс, их температуры и влажности. Таким образом, участие энергетических предприятий (ТЭС, котельных) в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания, твердыми отходами и низкопотенциальным теплом значительно.

 

Вывод

 

В ходе проделанной работы, на основании сопоставления различных методов и способов очистки загрязненных выбросов теплоэлектростанций, был выбран, известковый метод абсорбционной очистки с применением абсорбера со взвешенным слоем насадки, как наиболее оптимальный и недорогой. Поскольку он имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами очистки, т.к. для реализации этого метода необходимы минимальные капитальные и эксплуатационные затраты, видна простота технологической схемы, стоимость применяемого сорбента значительно ниже стоимости других абсорбентов, что не влияет на качество сорбции, а также существует возможность рекуперации уловленных веществ, реализация которых позволяет в кратчайшие сроки окупить стоимость всего очистного оборудования. Помимо перечисленного, огромным достоинством этой схемы является возможность очистки газа без предварительного обеспыливания, что значительно упрощает схему очистки и позволяет снизить затраты на оборудование вследствие исключения из схемы очистки специального пылеулавливающего аппарата.

На основании данного метода были выполнены расчеты основного и вспомогательного оборудования, а так же составлен чертёж основного аппарата очистки и технологической схемы с его использованием, представленные в приложениях 1 - 2.

 

Литература

 

1. Техника защиты окружающей среды, Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С., 1989г.- 512 с.

. Очистка и рекуперация промышленных выбросов: учебное пособие для вузов/В.Ф. Максимов, И.В. Вольф, Л.Н. Григорьев и др. Под ред. В.Ф.Максимова, И.В. Вольфа 2-е изд., перераб. - М.: Лесная промышленность, 1981. - 640 с.

. Григорьев Л.Н., Буренина Т.И. Охрана окружающей среды при проектировании (Атмосфера). Часть 1. Учебное пособие / 2004. 91 с.

. Инженерно-экологический справочник, Тимонин Т.

. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. - 469 с.

. Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с.

. Волков Э.П. Контроль загазованности атмосферы выбросами ТЭС. М.: Энергоатомиздат. 1986.

8. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник / Под ред. С. Калверта, Г.М. Инглунда. М.: Металлургия. 1988. Ч.I. 760 с.; Ч.II. 711 c.

. Справочник по контролю вредных веществ воздухе, С.И. Муравьёва, Н.И. Казина, М.: Химия, 1988г., - 320 с.

. Расчёт выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельных. Методическое пособие Составители: Л.И. Бондалетова, В.Т. Новиков Н.А. Алексеев, Томск, 2000г. - 43с.

. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков. М.: Энергоатомиздат, 1983г. - 312 с.

. Технология пылеулавливания. А.Ю. Вальдберг, Л.М. Исянов, Э.Я. Тарат, Л.: Машиностроение, 1985г. - 192с.

Содержание

 

Введение

1. Характеристика производства как источника образования выбросов

2. Факторы, влияющие на выход загрязняющих веществ

3. Мероприятия по сокращению выхода диоксида серы и летучей золы

4. Выбор и обоснование метода и схемы очистки

. Выбор и обоснование конструкции абсорбера

. Расчёт основного оборудования

. Выбор и расчёт вспомогательного оборудования

. Условия эксплуатации и контроль за работой установки

Вывод

Литература

 

Введение

выброс загрязняющий очистка абсорбер

Предприятия, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию на базе органического топлива, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Почти 2/3 тепловой энергии и остатков бывшего топлива в буквальном смысле вылетают в трубу, нанося вред окружающей среде. Этим обуславливается необходимость проектирования и внедрения природоохранных систем и сооружений. Процесс проектирования связан с решением ряда технических, экологических и экономических задач.

Выбор метода очистки выбросов осуществляется, исходя из сравнительного анализа известных методов с учетом информации о преимуществах и недостатках методов, применительно к конкретному источнику выделения загрязняющих веществ, принимая во внимание специфические характеристики этого источника выделения.

При выборе метода и схемы очистки учитывается состав и физико-химические свойства выбросов, их объём в расчёте на рабочие условия, условия их образования, потребность в образующихся продуктах очистки, наличии активных материалов.

Целесообразно рассмотреть возможность рекуперации уловленных компонентов, очищаемой газовоздушной смеси, возможность применения оборотных систем сточных вод. Применять рентабельные технологии переработки прочих образующихся побочных продуктов деятельности предприятия.

Решение экономической задачи играет важную роль. Для каждого варианта очистки проводят сравнительный анализ приведенных затрат. Наиболее приемлемым будет являться тот вариант очистной установки, который не только обеспечит достижение требуемого экологического эффекта, но также будет характеризоваться высокой степенью надежности, малыми габаритами, наименьшим количеством вспомогательного оборудования, наименьшей стоимостью самой установки, наименьшей стоимостью ее эксплуатации и ремонта.

При выборе метода очистки или обезвреживания выбросов предпочтение отдаётся той, схеме, для реализации которой необходимы минимальные капитальные и эксплуатационные затраты, а также затраты на электроэнергию, на реагентное хозяйство, в ряде случаев и затраты на обращение с образующимися в ходе очистки отходами, если отсутствует сброс сточных вод (или загрязнённость их не превышает установленных нормативов).

В данной работе предлагается, рассчитывается и обосновывается способ очистки выбросов, образующихся при сжигании топлива на ТЭЦ, содержащих взвешенные вещества и диоксид серы.

 

1. Характеристика производства как источника образования выбросов

 

При сжигании топлива на теплоэлектростанциях, химическая энергия превращается в тепловую энергию пара, которая затем в паровой турбине переходит в механическую энергию, а турбогенератор делает ее уже электрической.

Тепловые электростанции и теплоэлектроцентрали, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию на базе сжигания органических видов топлива, оказывают значительное отрицательное воздействие на окружающую среду. С дымовыми газами электростанций в воздушный бассейн выбрасывается большое число твердых и газообразных загрязнителей, нормируемых в атмосфере, среди которых такие вредные вещества как зола, оксиды углерода, серы и азота. Помимо этого в воздушный бассейн попадает огромное количество диоксида углерода и водяных паров. Зола, оксиды серы, азота и многие другие компоненты дымовых газов являются вредными веществами, превышение концентрации которых над санитарными нормами в воздушном бассейне недопустимо.

В настоящем проекте рассматривается работа тепловой станции, осуществляемая за счет сжигания твердого топлива.

Горючая часть топлива включает органическую, состоящую из углерода, водорода, кислорода, органической серы, и неорганическую части (в состав горючей части топлива ряда месторождений входит пиритная сера FeS2).

Негорючая (минеральная) часть топлива состоит из влаги и золы. Основная часть минеральной составляющей топлива переходит в процессе сжигания в летучую золу, уносимую дымовыми газами. Другая часть в зависимости от конструкции топки и физических особенностей минеральной составляющей топлива может превращаться в шлак.

Количество твердых веществ, выбрасываемых в атмосферу, определяется зольностью топлива, полнотой сгорания горючей массы, глубиной золоочистки.

Химический состав золы твердого топлива достаточно разнообразен.

Обычно зола состоит из оксидов кремния, алюминия, титана, калия, натрия, железа, кальция, магния. Кальций в золе может присутствовать в виде свободного оксида, а также в составе силикатов, сульфатов и других соединений. Более детальные анализы минеральной части твердых топлив показывают, что в золе в небольших количествах могут быть и другие элементы, например, германий, бор, мышьяк, ванадий, марганец, цинк, уран, серебро, ртуть, фтор, хлор. Микропримеси перечисленных элементов распределяются в различных по размерам частиц фракциях летучей золы неравномерно, и обычно их содержание увеличивается с уменьшением размеров этих частиц.

В составе золы твердых видов топлива могут присутствовать радиоактивные изотопы калия, урана и бария. Эти выбросы практически не влияют на радиационную обстановку в районе ТЭС, хотя их общее количество может превышать выбросы радиоактивных аэрозолей на АЭС той же мощности.

При горении сера, присутствующая в органическом топливе в виде колчедана Fe2S и пирита FeS2 и сульфатов в минеральной части, превращается в диоксид серы, количество которого определяется сернистостью используемого топлива. Сернистость углей в зависимости от месторождения составляет 0,3-6,0%.

Тепловые выбросы ТЭС воздействуют на окружающую среду, меняя микроклимат в районе ее размещения, а при больших концентрациях мощности могут привести к изменению циркуляции воздушных масс, их температуры и влажности. Таким образом, участие энергетических предприятий (ТЭС, котельных) в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания, твердыми отходами и низкопотенциальным теплом значительно.

 

Факторы, влияющие на выход загрязняющих веществ

 

Существенное влияние на состав и концентрацию образующихся вредных веществ, при сжигании топлива, оказывают:

§ - его вид;

§ - режим горения;

§ - мощность ТЭЦ;

§ - вид и принцип работы очистных устройств.

1. На тепловых электростанциях используется твердое, жидкое и газообразное топливо.

В качестве твердого топлива в теплоэнергетике используют угли (бурые, каменные, антрацитовый штыб), горючие сланцы и торф.

В основном зола твердых видов топлива состоит из SiO2, Fe2O3, А1203, оксидов титана, калия, натрия, железа, кальция, магния, никеля. Зольность отечественных углей колеблется в широких пределах (10-55%). Соответственно изменяется и запыленность дымовых газов, достигая для высокозольных углей 60-70 г/м³.

Твердое топливо может содержать серу в следующих формах: колчедана Fe2S и пирита FeS2, в составе молекул органической части топлива и в виде сульфатов в минеральной части. Соединения серы в результате горения превращаются в оксиды серы, причем около 99 % составляет сернистый ангидрид S02. Сернистость углей в зависимости от месторождения составляет 0,3-6,0%. Сернистость горючих сланцев достигает 1,4 - 1,7 %, торфа - 0,1 %.

В качестве жидкого топлива в теплоэнергетике применяются мазут, сланцевое масло, дизельное топливо.

В состав золы мазута входят пентаоксид ванадия (V2О5), а также Ni2O3, А1203, Fe2O3, SiO2, МgО и другие оксиды. Зольность мазута не превышает 0,3%. При полном его сгорании содержание твердых частиц в дымовых газах составляет около 0,1 г/м3, однако это значение резко возрастает в период очистки поверхностей нагрева котлов от наружных отложений. При нарушения топочного режима может появиться сажа.

В мазуте, сжигаемом в котельных и на ТЭЦ, содержится много сернистых соединений. В жидком топливе отсутствует пиритная сера (FeS2). Сера в мазуте находится преимущественно в виде органических соединений, элементарной серы и сероводорода. Топочные мазуты в зависимости от содержания в них серы подразделяются на малосернистые - содержание серы Sp < 0,5 %, сернистые Sp = 0,5-2,0 % и высокосернистые Sp > 2,0 %.

Дизельное топливо по содержанию серы делится на две группы: первая-до 0,2 % и вторая-до 0,5 %. В сланцевом масле содержание серы не более 1 %.

Газообразное топливо представляет собой наиболее “чистое” органическое топливо, так как при его полном сгорании из токсичных веществ образуются только оксиды азота. При неполном сгорании в выбросах присутствует оксид углерода (СО).

. При сжигании органического топлива различают 4 режима горения:

- нейтральное (стехиометрическое или полное сгорание топлива при коэффициенте избытка воздуха α = 1),

окислительное (полное сгорание при небольшом избытке воздуха α > 1),

восстановительное (неполное сгорание при недостатке воздуха α < 1),

смешанное (окислительно-восстановительное, характерное для горения твердого топлива при неравномерном взаимодействии поверхностей его частиц с воздухом, когда α > 1).

Количество кислорода, подаваемого в топку, при сжигании сырья, влияет на образование диоксида серы и оксидов азота. Концентрация диоксида серы в газовой смеси повышается при сжигании сырья в кислороде или воздухе, обогащенном кислородом.

. Для очистки выбросов в настоящее время применяют 2 метода: абсорбционный и адсорбционный; при обработке высококонцентрированных выбросов применяется конденсационный метод, но только в качестве предварительной ступени очистки. Из методов обезвреживания широкое распространение получил метод каталитического дожигания. Важным условием эффективной очистки является достаточное количество поглотительного раствора. При его недостатке возрастает количество не поглощённого диоксида серы и взвешенных веществ. При повышении температуры орошающей жидкости растворимость диоксида серы снижается, и увеличивается его количество в выбросах.

Перечисленные факторы влияют на выброс всех вредных веществ, содержащихся в дымовых газах - золы, оксидов азота, углерода, серы.