Principala poluare a aerului atmosferic este asociată cu arderea combustibililor fosili. CET-urile și cazanele, consumând o cantitate mare de combustibili fosili, au un impact semnificativ asupra poluării aerului.
Masa de lucru a combustibilului organic constă din carbon, hidrogen, oxigen, azot, sulf, umiditate și cenușă. Ca rezultat, arderea completă a combustibilului degajă dioxid de carbon, vapori de apă, oxizi de sulf (dioxid de sulf, trioxid de sulf) și cenușă. Dintre componentele enumerate, oxizii de sulf și cenușă sunt considerați toxici. La temperaturi ridicate, în miez de flacără Arzătoare cazane de mare capacitate, oxidarea parțială a azotului din aer și combustibil pentru a forma oxizi de azot (oxid de azot și bioxid). Cu combustia incompletă a combustibilului, se pot forma, de asemenea, în cuptor monoxid de carbon CO, hidrocarburi, CH4. C2 H6 etc., precum și substanțe cancerigene. Produsele de ardere incompletă sunt foarte dăunătoare, dar cu tehnologia modernă de combustie, formarea lor poate fi exclusă sau minimalizată.
Cel mai mare conținut de cenușă este din șisturi de petrol și cărbune brun, precum și unele grade de cărbune (de exemplu, Ekibastuz). Combustibilul lichid are un conținut redus de cenușă; Gazul natural este un combustibil fără cenușă. Cuptoarele de cenușă moderne datorită gradului ridicat de captare a cenușii permit reducerea semnificativă a emisiilor de cenușă și aducerea acestora la valori foarte mici.
Recent, sa acordat o atenție deosebită problemei studierii substanțelor cancerigene care se formează atunci când combustibilul este incomplet. Prin prevalența și intensitatea impactului multor substanțe chimice de acest tip lor sunt cele mai importante sunt hidrocarburile aromatice policiclice (HAP) și cele mai active - benzo (a) piren. Cantitatea maximă de benzo (a) piren este formată la o temperatură de 700 - 800 ° C în condiții de deficit de aer pentru arderea completă a combustibilului.
Aruncate în atmosferă din hornurile cazanelor și a centralelor electrice, substanțele toxice au un efect dăunător asupra întregului complex de natură vie, numită biosferă. Biosfera include stratul atmosferic adiacent suprafeței Pământului, stratul superior al solului și straturile superioare ale suprafețelor apei.
Ministerul Sănătății al Rusiei a stabilit concentrația maximă admisibilă (MPC) a substanțelor dăunătoare în aerul atmosferic al zonelor populate. MPC este concentrația unei substanțe dăunătoare în aerul atmosferic la nivelul respirației umane, care nu afectează în mod direct sau indirect organismul său, nu își reduce performanțele, nu afectează sănătatea sa. MPC este principalul criteriu de evaluare sanitară și igienică a calității aerului. Valorile MPC pentru principalii poluanți emise de companiile energetice sunt prezentate în Tabelul. 15.1.
Pentru fiecare substanță dăunătoare emisă în atmosferă, condiția
unde Ci. ПДКi - concentrația maximă admisibilă și superioară a substanțelor nocive.
Tabelul 15.1 Concentrația maximă permisă de substanțe dăunătoare în aerul atmosferic al zonelor populate
Cantitatea totală de Mj din poluant j. care intră în atmosferă cu gazele de ardere ale cazanului sau TES este determinată prin măsurarea concentrației de substanțe nocive din gazele de ardere, conform ecuației, g / s
unde Cj este concentrația de masă a poluantului j în gazele de ardere uscate la un raport aer excesiv standard # 945; 0 = 1,4 și condiții normale (p = 101,3 kPa, T = 273 K), mg / m 3; Vs.г - debitul volumetric al gazelor de ardere uscate formate în timpul arderii combustibilului la # 945; 0 = 1,4 și condiții normale, m 3 / s; Kp este factorul de conversie (atunci când se determină debitul masic (emisia) poluantului în grame pe secundă Kp = 10-3).
3.2 Curățarea produselor de ardere de la impuritățile mecanice și emisiile toxice gazoase.
Eficiența dispozitivelor de colectare a cenușiilor depinde de proprietățile fizice și chimice ale cenușii și ale gazelor de ardere care o transportă. Principalii parametri ai cenușii sunt densitatea, compoziția dispersată, rezistența electrică specifică, aderența.
Pentru curățarea gazelor provenind de la cenușă și praf, se folosesc aparate diferite în ceea ce privește proiectarea și principiul depunerii particulelor (Figura 15.1). Acestea sunt împărțite în patru grupe: mecanice "uscate" mecanice, "umede", filtre și precipitatoare electrostatice.
Fig. 15.1. Zoloto-colectoare de praf ale centralelor termice și cazane: а - o cameră de precipitații; b - colector de praf de cenușă; c - ciclon; d - colector de cenușă "umed"; d - filtru pentru sac; e - precipitator electrostatic; 1 - gaze contaminate; 2 - gaze purificate; 3 - particule solide; 4 - apă; 5 - electrozi corona; 6 - colectarea electrozilor
Colectoarele de praf de aur sunt caracterizate de eficiența capcanei, care este raportul dintre masa prafului prins și cantitatea totală de praf care intră în aparat.
Dispozitivele mecanice "uscate" includ: camere de precipitare, cicloane, colectori de praf inerțiali, jgheaburi, vortex și dinamici.
Ele sunt ușor de fabricat și de operat. Cu toate acestea, eficiența capcanei de praf în ele nu este întotdeauna suficientă, prin urmare ele sunt utilizate în principal pentru purificarea preliminară a gazelor.
Camerele sedimentare sunt goale sau cu rafturi orizontale ale camerei (Figura 15.1a). Ei folosesc sedimentarea gravitațională a particulelor pe măsură ce gazul trece prin volumul aparatului la o viteză de 0,2-0,8 m / s.
Louvered ZOLO-precipitatoare (Fig. 15.1. B) un design simplu și au o rezistență la curgere mică. Acestea constau dintr-o grilaj louvered si un colector de praf (ciclon). louvre Scop - divide fluxul de gaz în două părți: una - mai mult praf constituind 80-90% din debitul total de gaz, iar altul - aspira în ciclon, 10-20% din debitul total și având greutatea de bază de praf, care este prins în ciclon . Mai mult, gazul purificat în ciclon este amestecat cu fluxul principal.
Viteza gazului din colectorul de praf este de 12-15 m / s; Rezistența hidraulică a rețelei este de 100-500 Pa. Se utilizează pentru captarea particulelor mai mari de 20 μm.
Cicloanele sunt cele mai comune aparate pentru curățarea gazelor provenite de la cenușă și praf. Ele sunt ușor de fabricat, funcționează fiabil la temperaturi ridicate și presiuni de gaze, au o rezistență hidraulică practic constantă și nu schimbă eficiența fracționată cu creșterea prafului de gaze.
Alimentarea cu gaz a ciclonului poate fi spirală, tangențială, tangențială-elicoidală. Cicloanele pot fi cilindrice și conice. Cicloanele cilindrice sunt dispozitive de înaltă performanță, în timp ce cicloanele conice sunt foarte eficiente.
Principiul ciclonului este după cum urmează (Figura 15.1 c). Fluxul de gaz, furnizat tangențial sau spiral, se răsucește și se mișcă în jos pe spirală. Impuritățile solide conținute în gaze sunt presate pe pereții corpului ciclon prin acțiunea forțelor centrifuge și intră în buncăr, iar curentul gazelor purificate este îndepărtat din partea superioară a ciclonului. Gradul de curățare a acestor dispozitive este de până la 90%.
Pentru a mări gradul de purificare folosit un mic cicloanele diametru (0,23-0,5 m), unite într-o baterie, așa-numitele baterii cicloane. Trei tipuri comune de ciclon elemente baterie: axial aripi de ghidare de intrare a gazului poluulitochnym (BCR-254) (BCU-M) și un orificiu de intrare a gazului quadrifilar (BC-512). Bicicletele bateriei CCU-M și BC-512 au un grad mai mare de captare.
Cicloanele de baterii sunt utilizate pentru a capta cenușă (praf) în spatele cazanelor cu o capacitate de abur de 500 t / h. Recomandăm utilizarea ciclonilor cu o alimentare tangențială semi-sublimă de gaz de tipul BCU-M cu un diametru interior de 231 mm. Gradul de purificare în astfel de cicloane este de 88-92%, cu o pierdere de presiune de 500-700 Pa.
Grupul de praf și cenușă colectorii mecanice „umede“ includ: gol, ambalate, placă, șoc acțiune inerțială centrifugal, de mare viteză (epuratoarelor) scrubere. Îndepărtarea cenușii (praf) în ele are loc prin contact direct cu gazul cu praf lichid. Principiul lor de funcționare se bazează pe separarea particulelor de cenușă (praf) din fluxul de forțe de inerție și lipirea lor la un film de apă, suprafața duzei spălătorului sau perete, care împiedică returnarea particulelor din fluxul de gaz. În plus față de acest tip de colectoare de cenușă colectoare procesele de absorbție chimică flux de cenușă de oxizi de carbon a gazelor de ardere și a sulfului.
Colectoarele de cenușă umedă sunt foarte eficiente (rata de purificare ajunge la 95-97%), costuri relativ scăzute, dimensiuni moderate, întreținere ușoară și costuri de operare relativ scăzute.
Scrubberii scobitori (Figura 15.1 d) sunt coloane de secțiune transversală circulară sau dreptunghiulară în care se face contactul dintre gaz și picăturile de apă pulverizate de duze. Duzele sunt instalate într-o coloană într-una sau mai multe secțiuni. Cele mai frecvente epuratoare de contracurent. Viteza gazului în ele variază de la 0,6 la 1,2 m / s. Dacă se efectuează lucrări la viteze de gaze de până la 5-8 m / s, se instalează dispozitive de captare a picăturilor.
Rezistența hidraulică a unui scruber fără un dispozitiv de captare a picăturilor este de 250 Pa. Eficiența ridicată a scruberului este asigurată cu o dimensiune a particulelor care depășește 10 μm.
În colectorii de praf cu duza mobilă, ca duze se folosesc inele, șa și bile din materiale polimerice sau din cauciuc poros. Densitatea duzei nu trebuie să depășească densitatea lichidului. Modul optim de colectare a prafului în astfel de dispozitive este stabilit cu fluidizare completă.
Se recomandă efectuarea procesului de curățare în următoarele condiții: viteza gazului - 5-6 m / s; debitul specific de lichid pentru irigare - 0,5-0,7 l / m3 gaz; secțiunea transversală liberă a rețelei este S0 = 0,4 m 2 / m 2 cu o lățime a spațiului de 4-6 mm. Diametrul optim al bilelor este de 20-40 mm. Densitatea în vrac - 200-300 kg / m 3. Înălțimea statică minimă a stratului duzei este de 5-8 diametre de bile în duză, iar maximul nu trebuie să depășească diametrul scruberului.
În coloanele coloanelor, cenușa (praful) este reținută de stratul de gaz-lichid (spumă) format pe tăvile de contact în timpul interacțiunii dintre gaz și lichid. Cele mai comune mașini de spumă cu tăvi de sită sau cu plăci dischete - perforate, lattice, tubulare și grătare.
Funcționarea filtrelor poroase de toate tipurile se bazează pe procesul de filtrare a gazelor prin partiții poroase. În timpul filtrării, particulele solide și lichide sunt reținute pe peretele despărțitor, iar gazul trece prin el complet. Filtrele de filtrare sunt foarte diverse, dar în cea mai mare parte ele constau din elemente fibroase sau granulare.
În funcție de scop, filtrele poroase sunt împărțite condiționat în filtre fine, filtre de aer și filtre industriale.
Filtrele fine sunt concepute pentru a capta în principal particule submicronice din gaze cu o concentrație inițială scăzută (<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).
Rezistența hidraulică a filtrelor curate este de 200-300 Pa, iar cele înfundate cu praf sunt de 700-1500 Pa.
Filtrele fine sunt proiectate pentru o perioadă de 0,5-3 ani. Ele nu sunt regenerate, ci sunt înlocuite cu altele noi.
Filtrele de aer sunt utilizate în sistemele de ventilație și de aer condiționat.
Prin filtrele textile industriale sunt filtre din fibre cu aspect granulat și grosiere utilizate pentru curățarea gazelor industriale cu o concentrație de cenușă (praf) până la 60 g / m 3. Cele mai comune filtre de țesătură care cuprind partitie filtru flexibil având forma manșoane cilindrice (filtru textil) (Figura 7.1 e). Eficiența unor astfel de filtre este mai mare de 99,5%, iar pierderea capului este de 1-1,5 kPa la o viteză de filtrare de 0,5-2 m / s.
Filtrele textile sunt fabricate dintr-un material care trebuie să reziste la temperatura ridicată a gazelor de eșapament. Materialul filtrant trebuie să fie rezistent la umiditate ridicată și la compuși chimici. Ca material de filtrare, lâna, pâsla din lână sau lavsan se utilizează la o temperatură a gazului de până la 130 ° C. Pentru o temperatură de aproximativ 260 ° C se utilizează fibre de sticlă și fibră de sticlă cu grafit. Durata țesutului este de 1-3 ani. Filtrele de țesături sunt, de obicei, făcute cu multicameră. Numărul de mâneci dintr-o cameră poate fi de 100 sau mai mult.
Gazele de fum provin de jos în furtunuri, particulele de praf se așează pe suprafața interioară a peretelui manșonului. În timpul regenerării, alimentarea gazelor de ardere se oprește într-una din camere, iar straturile de praf aderente la țesătură sunt îndepărtate prin agitarea sau vibrarea manșoanelor. Separarea prafului este de asemenea facilitată de un jet de aer comprimat, îndreptat împotriva mișcării efectuate în timpul procesului de filtrare. Praful separat cade în sacul de praf sub manșoane și este scos cu șuruburi.
Concentrația reziduală de cenușă (praf) după filtrele de țesături poate fi de 15-50 mg / m 3, care îndeplinește cele mai stricte standarde.
electrofiltre industriale (fig. 7.1. E) utilizate pentru purificarea unor volume mari de gaz (până la 1 Mill. Nm3 / h) la o concentrație de particule până la 50 g / m 2. Acestea apar particule de captare de orice dimensiune, cu randament mai mare de 99%. Precipitatoarele electrostatice pot funcționa la temperaturi de gaze de până la 400-450 ° C atât sub vid cât și sub presiune. Rezistența lor hidraulică este de 100-150 Pa. Costurile energiei sunt de 0,1-0,5 kWh pe 1000 m3 de gaz curat.
Electrofiltrele au următoarele dezavantaje: dimensiuni mari, consum crescut de metale, costuri ridicate, personal calificat pentru a le servi.
Electrofiltrele sunt subdivizate: prin proiectare - în zone cu o singură zonă și două zone; în direcția fluxului de gaz - la orizontală și verticală; prin proiectarea electrozilor de precipitare - pe placă și tubular; prin metoda de îndepărtare a prafului de la electrozi - la "uscat" și "umed"; în funcție de numărul de câmpuri electrice consecutive - pe un singur câmp și pe un câmp multiplu; în funcție de numărul de precipitații electrostatice paralele - unic și multisectic.
Elementele structurale principale ale precipitatoarelor electrostatice sunt: o carcasă unde sunt plasate electrozi; noduri pentru alimentarea, distribuția și îndepărtarea gazelor curățate; Dispozitiv pentru îndepărtarea prafului prins de electrozi; dispozitiv de îndepărtare a prafului din precipitatorul electrostatic; nodurile de intrare a curentului de înaltă tensiune în precipitatorul electrostatic sunt cutiile izolatoare.
Curățarea gazelor de ardere în precipitatorul electrostatic are loc ca urmare a creării unui câmp electric neregulat de înaltă tensiune (aproximativ 50 kV) și formarea unei descărcări corona între electrozii. Ionii și electronii care formează în zona de descărcare corona provoacă un curent de la corona de coroană la electrozii de precipitare. Particulele de cenușă, situate între electrozii, sunt încărcate de acțiunea forțelor de câmp electric, se deplasează la electrozi de precipitare și se așează pe ele. Cu un timp de reținere de gaze în zona activă a filtrului de cel puțin 8 s și o viteză de gaz de 1,2-1,5 m / s, rata de captare este de 99-99,8%.
Eficiența capturii depinde în mod semnificativ de proprietățile electrice ale fluxului de gaze, în special de rezistența electrică a particulelor de aur. Cu creșterea rezistenței electrice specifice a particulelor, rata de depunere scade. În plus, eficiența precipitatoarelor electrostatice depinde de modul de agitare a electrozilor, pentru care mecanismele de lovire a șocurilor sunt cele mai des folosite. Intervalele dintre vibrații trebuie să fie optimizate pentru fiecare câmp, deoarece în fiecare câmp ulterior cantitatea de cenușă precipitată scade.
Eficiența curățării gazelor de ardere din cenușă și praf este crescută în mod semnificativ atunci când se utilizează o combinație de filtre, de exemplu un colector de cenușă umed și un precipitator electrostatic. Creșterea umidității și reducerea temperaturii gazelor într-un colector de cenușă umedă asigură o captare eficientă a cenușii în precipitatorul electrostatic. Gradul total de captare a cenușii atinge 99-99,5%.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: