Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Братский государственный университет»

Естественнонаучный факультет

Кафедра «Экологии, безопасности жизнедеятельности и химии»

Курсовая работа

По дисциплине: «Теоретические основы и технологии очистки газовых выбросов»

На тему: «Очистка газовых выбросов филиала ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6»

Выполнил: студент группы Эко-14

Рыбалко К.Ю.

Руководитель: ст. преподаватель

Камышникова И.В.

Братск 2017



Содержание

Введение

1. Характеристика филиала ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6

1.1 Общие сведения о предприятии

1.2 Характеристика производственных процессов филиала ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6

1.2.1 Характеристика сырья и оказываемых услуг

1.2.2 Характеристика технологических процессов предприятия

1.2.3 Технологическое оборудование

1.3 Характеристика производственных процессов как источников загрязнения атмосферы

1.3.1 Характеристика существующего на предприятии газопылеулавливающего оборудования

1.3.2 Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

2. Очистка газопылевых выбросов в электрофильтрах

2.1 Теоретические основы очистки выбросов в электрофильтрах

2.1.1 Электрофильтры

2.1.2 Электрофильтр типа ДГПН-55-3

2.2 Методика расчета электрофильтра

2.3 Расчет электрофильтра типа ДГПН-55-3

Заключение

Список использованных источников



Введение

В настоящее время, когда безотходная технология находится в периоде становления, а полностью безотходных предприятий еще нет, основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей в газовых примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами [1].

Дисперсные и газовые загрязнители нередко являются следствием одних и тех же производственных процессов, вместе перемещаются в коммуникациях, тесно взаимодействуют в очистных аппаратах и атмосфере, совместно наносят ущерб окружающей среде и человеку. Поэтому необходимо учитывать весь комплекс присутствующих в технологическом выбросе загрязнителей. Нельзя принимать за средство очистки запыленных газов пылеосадительное устройство, выбрасывающее в атмосферу вредные газообразные вещества. Недопустимы и такие средства, в которых обезвреживание исходных газовых загрязнителей сопровождается образованием и выбросом ядовитых туманов и дымов других веществ.

Актуальность темы: теплоэнергетика - одна из ключевых отраслей страны. Ей принадлежит определяющая роль в энерго и теплоснабжении всего народного хозяйства и населения. Вместе с тем теплоэнергетическое производство существенно загрязняет окружающую среду. Известно, что наибольшее количество твердых и газообразных выбросов поступает в воздух в результате сжигания твердых, жидких и газообразных топлив. Тепловые электростанци Росии ежегодно выбрасывают в атмосферу 17 млн т вредных веществ, или четвертую часть их общего поступления в воздушный бассейн от стационарных источников.

В составе отходящих дымовых газов отрасли имеются многочисленные компоненты 1-4 класса опасности, наносящие большой экологический ущерб. Поэтому актуальность дальнейшего совершенствования природоохранной деятельности на теплоэнергетических предприятиях обусловлена необходимостью, с одной стороны, большего обоснования требований, предъявляемых к природопользователям и, с другой стороны, необходимостью использования газопылеулавливающего оборудования [2].

На филиале ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6 для очистки газовых выбросов используют электрофильтры типа ДГПН (дымовой, горизонтальный, пластинчатый, наружной установки), 2-х секционный, 3-х польный и ПГДС (пластинчатый, горизонтальный, дымовой с «S»-образными осадительными электродами).

Цель работы: выбор и расчет газопылеулавливающего оборудования на предприятии филиала ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6.

Задачи:

- охарактеризовать производственные процессы, протекающие на предприятии;

- дать характеристику предприятию как источнику загрязнения атмосферного воздуха;

- предоставить перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух;

- рассмотреть теоретические основы очистки выбросов в электрофильтрах;

- дать характеристику электрофильтру типа ДГПН-55-3;

- рассчитать эффективность очистки газовых выбросов в электрофильтре типа ДГПН-55-3.

Объектом исследования в данной курсовой работе является процесс очистки газовых выбросов в электрофильтрах на предприятии филиала ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6.

Предмет исследования - электрофильтр типа ДГПН-55-3.

В качестве методов исследования были выбраны анализ литературы и проведение расчетов.

Элементы работы:

- введение;

- теоретическая часть;

- расчетная часть;

- заключение.

Общий объем курсовой работы - 32 с.



1. Характеристика филиала ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6

1.1 Общие сведения о предприятии

Филиал ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6 расположен в г. Братске Иркутской области на берегу Братского водохранилища в центральной части Ангарского кряжа. Производственные цеха ТЭЦ-6 граничат с филиалом ОАО «Группа «Илим» в г. Братске.

ТЭЦ-6 проектировалась и начинала строиться как составная часть Братского лесопромышленного комплекса. В 1965 г. после пуска первого котла и первой турбины ТЭЦ была передана в Минэнерго в состав районного энергетического управления «Иркутскэнерго». В силу сложившихся в то время приоритетов и концепции строительства филиала ОАО «Группа «Илим» в г. Братске ТЭЦ-6 была компактно размещена на очень ограниченной территории - всего 14 Га.

В 2006 году в ОАО «Иркутскэнерго» реализован проект объединения в единый тепловой узел филиалов ТЭЦ-6 и Братских тепловых сетей (БТС). В настоящее время ТЭЦ-6 представляет собой мощный энергетический объект, в который входят 4 источника централизованного теплоснабжения города Братска, а также 393,3 километра сетей г.Братска.

Филиал Братские тепловые сети образован 3 ноября 1999 года в результате объединения двух филиалов ОАО «Иркутскэнерго» - ТЭЦ-7 и Северные тепловые сети (СТС).

БТС вырабатывает и транспортирует тепловую и электрическую энергию населению, промышленным предприятиям Падунского и Правобережного округов Братска.

ТЭЦ-7 находится в поселке Энергетик город Братск и предназначена для обеспечения теплом и технологическим паром объектов стройиндустрии и жилищно-коммунального сектора поселков Энергетик, Падун и Правобережного округа.

1.2 Характеристика производственных процессов филиала ПАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6

1.2.1 Характеристика сырья и оказываемых услуг

В качестве топлива на ТЭЦ-6 используются угли Ирша-Бородинского, Ирбейского, Жеронского, Черемховского, Головинского месторождений. Растопка пылеугольных котельных агрегатов производится на мазуте М-100 [5]. Угли относятся к III группе взрывоопасности (по шкале ВТИ).

ТЭЦ-6 обеспечивает центральную часть г. Братска отоплением и горячим водоснабжением; а также производства филиала ОАО «Группа «Илим» в Братске технологическим паром, отоплением и горячим водоснабжением; вырабатывает электроэнергию для покрытия собственных нужд, потребностей филиала ОАО «Группа «Илим» в Братске и передает электроэнергию в объединенную энергосистему ПАО «Иркутскэнерго» [4].

1.2.2 Характеристика технологических процессов предприятия

Топливо поступает на ТЭЦ-6 железнодорожным транспортом. Пришедшие на станцию вагоны с углем по очереди переворачиваются вагоноопрокидывателем на ленточные конвейеры. Затем топливо подается по тракту топливоподачи либо на открытый угольный склад, либо напрямую, в бункеры сырого угля (БСУ) котлоагрегатов.

Ленточный конвейер представляет собой транспортирующее устройство, тяговым и несущим органом которого является гибкая бесконечная лента, приводимая в движение электродвигателем через редуктор.

Бульдозерами топливо через приемные бункеры угольного склада подается на ленточные дозаторы и далее на каскад ленточных конвейеров, с последнего из которых уголь плужковыми сбрасывателями выгружается в БСУ.

Бункер сырого угля является частью системы пылеприготовления (СПП) котлоагрегата. Каждый котлоагрегат ТЭЦ-6 оснащен двумя БСУ и четырьмя СПП (один БСУ на две СПП). СПП котлоагрегатов БКЗ-320-140-ПТ, установленные на ТЭЦ-6, служат для приготовления угольной пыли из исходного топлива (сырого угля), сушки и транспортировки ее до бункера пыли (БП). СПП состоят из молотковой мельницы (ММТ), мельничного вентилятора (MB), пылевого циклона, пылепроводов (трактов), соединяющих элементы пылесистемы, питателей сырого угля (ПСУ) и пылепитателей.

Из БП, по пылепроводам, лопастными пылепитателями и системой ПВК(р) (пыль высокой концентрации под разрежением) или ПВК(д) (пыль высокой концентрации под давлением), осуществляется подача пыли к горелкам котлоагрегата. В горелках пыль перемешивается с воздухом, в пропорции необходимой для осуществления процесса горения, и под определенным углом и с определенной скоростью смесь попадает в топку, закручивается, воспламеняется и образует факел горения.

Топочная камера котлоагрегата БКЗ-320-140-ПТ - часть котельного агрегата, предназначенная для сжигания топлива с целью получения заключенного в нем тепла и передачи большей части этого тепла теплоносителю. Вся топочная камера экранирована трубами испарительной системы (теплоноситель - вода) и пароперегревателя (теплоноситель - пар).

В испарительной системе БКЗ-320-140-ПТ с естественной циркуляцией происходит процесс парообразования, отделения пара и частичной его очистки. В пароперегревателе происходит нагрев пара до температуры, необходимой для нормальной работы тепловых двигателей. В качестве тепловых двигателей на ТЭЦ-6 установлено 5 паротурбинных установок (3 - типа Р-50-130/13 и 2 - типа ПТ-60-130/13).

В паротурбинной установке (ПТУ) происходит преобразование энергии пара в механическую энергию вращения ротора турбины и привода синхронного генератора трехфазного электрического тока. Вырабатываемая электрическая энергия посредством двух трансформаторов связи выдается в объединенную энергосистему. Отработавший в ПТУ пар направляется на нужды теплофикации (отопление и горячее водоснабжение Центрального района г. Братска), на производственные нужды (отопление и горячее водоснабжение) филиала ОАО «Группа «Илим» в г. Братске, а также на собственные нужды станции [4].

1.2.3 Технологическое оборудование

На ТЭЦ-6 установлено 10 котлоагрегатов типа БКЗ-320-140 ПТ разных модификаций и 5 турбоагрегатов типов ПТ-60-130/13 (ст. № 1 и 3) и Р-50-130 (ст. № 2, 4 и 5).

Установленная электрическая мощность ТЭЦ-6 составляет 270 МВт:

- турбоагрегаты ст. № 1, 3 - по 60 МВт;

- турбоагрегаты ст. № 2, 4, 5 - по 50 МВт.

Установленная тепловая мощность составляет - 1523,3 Гкал/ч:

- тепловая мощность турбин (отборы 10 и 1,2 кгс/см², встроенный пучок) - 873 Гкал/ч;

- тепловая мощность турбин (10 и 1,2 кгс/см²) - 656,3 Гкал/ч.

Номинальные значения основных параметров:

- мощность номинальная - 60 МВт, максимальная - 75 МВт;

- частота вращения ротора - 3000 об/мин;

- давление свежего пара перед АЗВ - 130 кгс/см²;

- температура свежего пара перед АЗВ - 555 °С;

- расход свежего пара на турбину - 387 т/ч;

- расход производственного отбора, при давлении 13 ата - 140 т/ч;

- расход теплофикационного отбора, при давлении 1,2 ата - 100 т/ч;

- номинальный расход охлаждающей воды - 3500 м³/ч;

- номинальная температура охлаждающей воды на входе в конденсатор - 9 °С;

- тепловая нагрузка отопительных отборов - 350 Гкал/ч.

Турбоустановка ПТ-60-130/13 ЛМЗ введена в эксплуатацию в 1970 г., имеет станционный № 1 (ст. № 1) и заводской № 1189.

Турбина имеет два регулируемых отбора пара на производство и теплофикацию, а также семь нерегулируемых отборов пара на ПВД, ПНД и деаэратор.

Турбина двухцилиндровая, цилиндр высокого давления (ЦВД) имеет одновенечную регулирующую ступень и шестнадцать ступеней давления, цилиндр низкого давления (ЦНД) состоит из двух частей: части среднего давления - от первого до второго регулируемого отбора (18-26 ступени) и части низкого давления от второго регулируемого отбора до конденсатора (27-30 ступени). Проточная часть среднего давления (ЧСД) имеет одновенечную регулирующую ступень и восемь ступеней давления. Проточная часть низкого давления (ЧНД) имеет регулирующую ступень и три ступени давления.

Паровая турбина типа ПТ-60-130/13 номинальной мощностью 60 МВт с двумя регулируемыми отборами пара (на производство и теплофикацию) предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока завода «Электросила» типа ТВФ_60_2 с водородным охлаждением.

Паровая турбина Р-50-130-1 (заводской номер № 1268) Ленинградского металлического завода (ЛМЗ) номинальной мощностью 50000 кВт при 3000 об/мин с противодавлением представляет собой одноцилиндровый агрегат, предназначенный для привода электрического генератора переменного тока типа ТВФ-63-2 ст. № 4 (заводской номер № 158) завода «Электросила» с водородным охлаждением.

Турбоустановка выпущена и введена в промышленную эксплуатацию в 1972 г.

В связи с уменьшением потребления пара 13 кгс/см² основным промышленным потребителем и для ликвидации дефицита пара для нужд теплофикации в 2005 г. турбоустановка ст. № 4 была реконструирована и переведена на работу с пониженным давлением пара в противодавлении в диапазоне (1,5-3,0) кгс/см².

1.3 Характеристика производственных процессов как источников загрязнения атмосферы

1.3.1 Характеристика существующего на предприятии газопылеулавливающего оборудования

Для оценки выбрасов на ТЭЦ-6 установлены золоуловители следующих типов:

-на КА ст. № 1, 2, 3 установлено по два электрофильтра типа ДГПН-55-3 (дымовой, горизонтальный, пластинчатый, наружной установки), 2-х секционный, 3-х польный (табл. 1);

-на КА ст. № 4 установлено два электрофильтра типа ПГДС-3-50 (пластинчатый, горизонтальный, дымовой с «S»-образными осадительными электродами);

-на КА ст. № 5 установлены батарейные циклоны БЦУ-М-4х14х11, 4 батареи по 154 циклонных элемента в каждой батарее;

-на КА ст. № 6 установлены золоуловители типа СЭЦ 24;

-на КА ст. № 7 установлены золоуловители типа БЦУ-530, 4 батареи по 24 элемента в каждой батарее;

-на КА ст. № 8, 9, 10 установлены инерционные золоуловители типа БЦУ М-4х14х14, 4 батареи по 196 циклонных элемента в каждой батарее.

Таблица 1. Технические характеристики электрофильтров

Параметры	Ед. изм.	ДГПН-55-3	ПГДС-3-50
Котлоагрегаты	-	1, 2, 3	4
Площадь активного сечения	м2	55,8	50
Площадь осаждения осадительных электродов	м2	3 600	3 570
Активная длина коронирующих электродов ЭФ	м	10 080	8 982
Температура дымовых газов на входе	°С	150 ч 180
Производительность по газу, при скорости газов 2 м/с	м3/час	396000
Объем дымовых газов на входе	м3/час	320000
Скорость дымовых газов в ЭФ	м/сек	1,57	1,7
Запыленность дымовых газов: на входе на выходе	г/нм3	5,700 0,260	5,700 0,114
Количество осадительных электродов	шт.	102	93
Количество коронирующих электродов	шт.	96	90
Допустимое разрежение:	мм.в.ст
на входе		180 ч 260
на выходе		320 ч 400
Токовая нагрузка на одно поле	мА	120 ч 240
Напряжение на одно поле	кВ	30-50
Присосы воздуха в ЭФ	%	не более 10

1.3.2 Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

Основными продуктами выбросов предприятия ТЭЦ-6 являются:

- диоксид серы;

- оксиды углерода и азота;

- летучая зола (содержит в себе тяжелые металлы, ПАУ, в том числе бенз(а)пирен и др.).

Диоксид серы - один из основных вредных ингредиентов дымовых выбросов ТЭС. Поступление серы в атмосферу на современной ТЭС может достигать 600-800 т/сут.

В зависимости от присутствия в атмосфере таких окислителей, как О₃, Н₂О, или присутствия катализаторов Fe, Mn, S, углеводородов, NO₂, содержащихся, например, в дымовых выбросах ТЭС, SO₂ частично окисляется до серного ангидрида (SO₃), который, растворяясь в воде, образует сернистую кислоту. Поэтому в газообразной фазе атмосферы могут присутствовать такие продукты промежуточных стадий окисления как SO₃, H₂SO₃. При этом скорость окисления зависит также oт влажности воздуха (значительно возрастая при влажности выше 50 %) и концентрации SO₂.

Подкисление атмосферных осадков вокруг ТЭС связано с присутствием в дымовых выбросах очень гигроскопичных окислов серы, которые, адсорбируясь атмосферной влагой, образуют сернокислые аэрозоли и туманы [8].

Выбросы ТЭС содержат - оксиды азота. Доля оксидов азота в выбросах при производстве тепла и электроэнергии - около 37 % глобальных антропогенных выбросов.

Содержание оксидов азота в дымовых газах ТЭС определяется главным образом температурой процесса и содержанием кислорода в зоне горения. Следствие повышенного содержания оксидов азота в приземном слое атмосферы - развитие фотохимических процессов, в результате которых образуются озон-токсичные соединения и ряд органических веществ - альдегиды, кетоны и др.

Сжигание органического топлива в котлах ТЭС сопровождается выбросом тяжелых металлов (ванадия, никеля, хрома, мышьяка и др.).

Присутствие тяжелых металлов в атмосферном воздухе, несмотря на малое их количество, играет важную роль в биологических процессах. Многие из них способны оказывать токсическое воздействие на среду. Кроме того, при сжигании топлива выбрасываются аэрозоли в виде различных соединений: PbO, CrO₂, МnO₂, NiO, V₂О₃, Fе₂O₃, MgO, CuО и др. [9].



2. Очистка газопылевых выбросов в электрофильтрах

2.1 Теоретические основы очистки выбросов в электрофильтрах

Во всех технологических процессах промышленные газы содержат мелкие твёрдые или жидкие частицы, от которых должны быть очищены. В целом ряде производств эти частицы являются конечным продуктом, например, в производстве некоторых цветных металлов, сажи, цемента, улавливании катализаторов при нефтеперегонке.

Наиболее широкое распространение получили электрофильтры для санитарной очистки дымовых газов тепловых электростанций.

Электрофильтры являются наиболее эффективным средством очистки газов благодаря ряду особенностей:

- очищают большие объемы газов, например, при сжигании твёрдого топлива только на одном блоке мощностью 500 МВт образуется примерно 500 м³ дымовых газов в секунду, содержащих до 20 г/м² взвешенных частиц золы

- высокая степень очистки газа до 99,9 %;

- очень низкое динамическое сопротивление потоку газа;

- позволяют улавливать взвешенные частицы в широком диапазоне размеров (от долей микрометров до десятков миллиметров);

- электрофильтры легко регенерируются;

- весь процесс очистки газов электрофильтрами легко поддается автоматизации.

К недостаткам электрофильтров можно отнести следующие:

- большая металлоёмкость;

- крупные габариты;

- высокая стоимость;

- нельзя применять для очистки от взрывоопасных смесей;

- с повышением температуры газов увеличивается скорость потока в электрофильтре, в следствии чего возрастает так называемый вторичный унос;

- высокая чувствительность процесса электрической очистки газов к отклонениям от заданного технологического режима, а также к механическим дефектам внутреннего оборудования;

- высокая требовательность к уровню обслуживания [15].

Принципиальная схема электрофильтра представлена на рис. 1. Между двумя плоскими осадительными электродами расположен ряд коронирующих проводов. В промежуток между коронирующими и осадительными электродами поступает запыленный газ. В поле коронного разряда, возникающего при подаче высокого напряжения на провода, частицы заряжаются и под действием поля движутся к осадительным плоскостям, с которых они периодически удаляются. Таким образом, концентрация взвешенных частиц по мере прохождения через электрофильтр постепенно уменьшается.

Рис.1. Принципиальная схема электрофильтра: 1 - осадительный электрод; 2 - коронирующий электрод; 3 - рама; 4 - высоковольтный изолятор; 5 - встряхивающее устройство; 6 - верхняя камера; 7 - сборник пыли

Для промышленной очистки газов используются электрофильтры типа ЭГА, УГ, ДГПН, ПГДС, УВ, ЭГД и т. д.

2.1.1 Электрофильтры

Областью применения электрофильтров является улавливание твердых и жидких взвешенных из технологических газов и систем аспирации. Электрофильтры не применяются, если очищаемый газ представляет собой взрывоопасную смесь или такая смесь может образовываться в ходе процесса очистки в результате отклонений от нормального технологического режима.

Как правило, электрофильтры подразделяют на две группы: однозонные, в которых зарядка и осаждение частиц происходят в одной зоне, там, где расположены коронирующая и осадительная системы; двухзонные: в первой зоне располагается коронирующая система - ионизатор, во второй - осадительная система (осадитель). На рис. 2 представлен пример использования электрофильтров.

Рис. 2. Технологическая схема пылеочистки с помощью 3-х польных электрофильтров

По форме осадительного электрода электрофильтры подразделяют на трубчатые и пластинчатые. Трубчатый электрофильтр изготавливают из стальных труб - осадительных электродов. По оси труб натянута проволока - коронирующий электрод. Пластинчатый электрофильтр собирают из ряда параллельных металлических пластин или частого ряда проволок, являющихся осадительными электродами. Между рядами этих электродов подвешивают проволочные коронирующие электроды.

В корпусе пластинчатого электрофильтра может быть размещено несколько независимых, последовательно расположенных систем электродов (электрических полей). По числу полей такие электрофильтры называются двух-, трех-, четырех- и многопольными. Пластинчатые электроды способны улавливать и жидкие, и твердые частицы. Электрическое поле в них слабее, чем в трубчатых, но они проще в изготовлении и встряхивать электроды в них значительно легче, чем в трубчатых.

Кроме основного оборудования электрофильтры имеют узлы подвода, распределения и отвода газов. Они должны обеспечивать равномерное распределение газов по сечению электрофильтра, а также входные и выходные коллекторы, имеющие сечение, соответствующее количеству пропускаемых газов на отдельных участках. Для регулирования пропускной способности газов через секции электрофильтров, на выходе установлены дроссельные заслонки. Кроме этого, на выходе, как правило, делают плавный переход от сечения электрофильтра к сечению газопровода или дымовой трубы. газопылеулавливающий электрофильтр загрязнение атмосфера

Корпус трубчатых осадительных электродов иногда выполняют из двух частей: нижней - входной коробки с бункерами и верхней - выходной коробки. В такой конструкции осадительные электроды расположены открыто между коробками.

Корпус электрофильтров изготавливают из стали, алюминия и других металлов, а также из кирпича, железобетона и других материалов. При необходимости его футеруют и снабжают теплоизоляцией.

Коронирующие электроды имеют особую форму для создания интенсивного однородного коронного разряда. Они должны обладать механической прочностью и жесткостью для обеспечения продолжительной службы (что особенно важно в условиях вибрации и раскачивания под влиянием сил электрического поля, воздействия механизма встряхивания и движущегося газового потока), а также стойкостью в газовой среде, которая может иметь высокую температуру и содержать агрессивные вещества.

Конструкции коронирующих электродов подразделяют на две группы: к первой группе относятся электроды, которые не имеют фиксированных разрядных точек. При отрицательной короне точки разряда распределяются по поверхности электрода в зависимости от состояния этой поверхности и режима работы электрофильтра. Такие электроды применяются как в трубчатых, так и в пластинчатых электрофильтрах; ко второй группе относятся электроды с фиксированными точками разряда по их длине. Такими точками на поверхности электрода могут быть острия или шипы и даже колючая проволока. Применяются также электроды из ленты, уголка со штампованными зубцами или шипами. Такие электроды используются в пластинчатых электрофильтрах.

Осадительные электроды трубчатых электрофильтров выполняют из труб круглого, квадратного или шестигранного сечения. Осадительные электроды мокрых пластинчатых электрофильтров изготавливают в виде гладких пластин.

Надежная работа электрофильтров зависит от состояния электродов, большинство которых эксплуатируется при повышенной температуре и в условиях агрессивной пылегазовой среды. Поэтому эти узлы изготавливают из материалов высокого качества - конструкционных и специальных сталей, электроды обязательно подвергают термообработке для исключения деформации при изменении температуры во время работы. Для мокрых электрофильтров осадительные электроды можно изготовлять из угля, графита, дерева, кирпича, пластмасс и т. д. Для удаления с электродов осажденной пыли, в мокрых электрофильтрах применяют брызгалки и форсунки: с их помощью периодически или непрерывно промывается поверхность электродов. Коронирующие электроды промывают через надетые на них воронки.

В сухих электрофильтрах для удаления с электродов осевшего продукта применяют механизмы встряхивания: ударно-молотковый, пружинно-кулачковый, магнитно-импульсный и др.

Для подключения высокого напряжения к осадительным электродам прокладывают стальную шину положительной полярности, которую в нескольких местах присоединяют к контуру заземления. Разрывы шины положительной полярности от выпрямителя к электрофильтру недопустимы, в противном случае прикосновение человека к шине положительной полярности выпрямителя может вызвать поражение работника электрическим током. Для предотвращения такой ситуации линия положительной полярности выпрямителя снабжена искровым предохранителем - прямым ответвлением к заземлению через определенный воздушный промежуток. При разрыве цепи этот промежуток пробивается искрой, и ток в цепи заземления восстанавливается автоматически.

К коронирующим электродам ток подводится по высоковольтному бронированному одножильному кабелю.

В случае близкого расстояния от подстанции до электрофильтров к ним можно подводить напряжение по стальным шинам диаметром 10-12 мм, расположенным на опорных изоляторах внутри защитных кожухов или подобных конструкциях.

2.1.2 Электрофильтр типа ДГПН-55-3

Электрофильтры типа ДГПН-55-3 предназначены для обеспыливания неагрессивных невзрывоопасных технологических газов и аспирационного воздуха температурой до 330 °С и разрежением до 15 кПа в энергетике, производстве строительных материалов, черной и цветной металлургии и других отраслях промышленности (в частности, для очистки золы от дымовых газов крупных электростанций, очистки от пыли газов, отходящих от вращающихся печей цементных заводов, мартеновских печей и литейных дворов металлургического производства), а так же применяются электрофильтры для очистки воздуха в животноводческих помещениях и на птицефермах с большой запыленностью и бактерицидностью.

Корпус электрофильтра представляет собой металлическую камеру, разделенную продольной перегородкой на две секции. Каждая секция по ходу газов последовательно разбита на три поля, в которых расположены группы осадительных и коронирующих электродов. В нижней части корпуса расположены золовые бункеры. Корпус электрофильтра оборудован ремонтными люками, люками для обслуживания и внутренними лестницами для удобства осмотра, ремонта и очистки.

Для равномерного распределения газов по всему сечению электрофильтра на входе и выходе установлены газораспределительные решетки (для КА ст. №4). Для КА ст. №1ч3 газораспределительные решетки установлены только на входе.

На входе и выходе из электрофильтров ремонтные шибера демонтированы.

Осадительные электроды состоят из балки подвеса, осадительных элементов и балки встряхивания. На электрофильтрах типа ДГПН-55-3 осадительные электроды карманного типа. Встряхивание осадительных электродов производится поочередно, электрод за электродом.

Встряхивание осадительных электродов ДГПН-55-3 (КА ст. № 1, 2, 3) осуществляется кулачковым механизмом «пушкой».

Вращение вала осуществляется от электропривода через мотор-редуктор. Мотор-редукторы с электроприводом механизмов встряхивания осадительных электродов расположены внизу электрофильтра на улице, справа и слева на корпусе.

Проектная степень очистки электрофильтров типа ДГПН-55-3 составляет 92-98 %.

Электрофильтр типа ДГПН-55-3 представлен на рис. 3.

Рис. 3. Продольный разрез электрофильтра ДГПН

2.2 Методика расчета электрофильтра

Для расчета необходимо сначала выбрать тип электрофильтра, удовлетворяющего будущим условиям эксплуатации. После этого следует определить размеры электрофильтра, обеспечивающего очистку необходимого по условиям эксплуатации объемного расходов газов. Затем проводят расчет электрических параметров, определяют скорость дрейфа и эффективность работы электрофильтра.

В процессе расчета электрофильтров определяются следующие параметры:

1. Критическая напряженность электрического поля, Е_кр (В/м) по формуле:

Е_кр = 3,04 [( + 0,0311(/R₁)^1/2]10⁶ (2.1)



где - отношение плотности газа в рабочих условиях к плотности газа в стандартных условиях при Т = 20 ⁰ С и Р = 101,3 кПа, определяется по формуле:

= [(P_бар Р_г)293] / [101,3 105(273 + Т_г) (2.2)

где P_бар - барометрическое давление, кПа; Р_г - разрежение или избыточное давление в газоходе, кПа; Т_г - температура газов, ⁰ С; R₁ - радиус коронирующего электрода, м.

2. Критическое напряжение для системы, состоящей из пластинчатых осадительных электродов и проволочных коронирующих электродов U_кр (В) рассчитывается по формуле:

U_кр = Е_крR₁[(H/S) - ln(2 R₁/S)] (2.3)

где U_кр - критическое напряжение, В; Е_кр - критическая напряженность электрического поля, В/м; H - расстояние между коронирующими и осадительными электродами, м; S - расстояние между соседними коронирующими электродами в ряду, м.

В промышленных электрофильтрах при обычно применяемых значениях R₁ = 0,001 0,002 м значение критического напряжения находится в пределах U_кр = 20 40 кВ.

3. Линейная плотность тока, i₀ (А/м) определяется по формуле:

i₀ = CU(U - U_кр) (2.4)

где U - напряжение, подаваемое на электрофильтр, В; U_кр - критическое напряжение короны, В; С - постоянная, зависящая от конструкции электрофильтра и подвижности ионов. В данной работе проводится расчет для пластинчатого электрофильтра, следовательно С определяется по формуле:

C = 4²Kf / {910⁹ S²[(H / S) - ln(2R₁ / S)]} (2.5)

где K - подвижность ионов газа при рабочих условиях (м²/Вс); f - коэффициент, зависящий от отношения H/S (см. табл. 2.2).

Таблица 2.2. Значение коэффициента f в зависимости от отношения H/S

H/S	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
f	0,08	0,068	0,046	0,035	0,027	0,022	0,0175	0,015	0,013	0,0115

Подвижность ионов газа при рабочих условиях К рассчитывается по формуле:

К = [К₀(273 + Т_г) 101,3] / [273 (P_бар Р_г)] (2.6)

где К₀ - подвижность ионов газа при нормальных условиях, м²/Вс.

4. Напряженность электрического поля, Е (В/м) определяется по формуле:

Е = [(8i₀H) / (4K₀S)]^1/2 (2.7)

где ₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума (₀ = 8,8410^-12 Ф/м).

5. Скорость дрейфа частиц пыли к осадительным электродам определяется в зависимости от размера частиц (см. табл. 2.3) по формулам:

а) для крупных частиц:

w_д = 0,11810^-10E²r / µ (2.8)



где r - радиус частицы, м; µ - динамический коэффициент вязкости газов, Нс/м²;

б) для мелких частиц:

w^, _д = 0,1710^-11EC_к / µ (2.9)

где C_к - поправка Кенингема-Милликена (C_к = 1+Ал/r); А - численный коэффициент, равный 0,815-1,63; л - средняя длина свободного пробега молекул газа (л = 10^-7 м).

Таблица 2.3. Дисперсный состав пыли

Размер частицы, мкм	<1	1-2	2-15	15-30	>30
Средний радиус, мкм	0,25	0,75	4,25	11,25	65

6. Эффективность очистки газов в данной работе рассчитывается по формуле:

з = 1 - ехр(-w_д f ) (2.10)

где f - удельная поверхность осаждения,определяется по формуле:

f = F_э / V (2.11)

где F_э - площадь поверхности осаждения осадительных электродов, м²; V - объемный расход очищаемых газов, м³/с.

7. Запыленность газа после электрофильтра определяется по формуле:

z^” = z' (1 - з) (2.12)



где z' - концентрация пыли перед электрофильтром, мг/м³.

2.3 Расчет электрофильтра типа ДГПН-55-3

Исходные данные для расчета ДГПН-55-3 приведены в табл. П.А.

1. Плотность газов при рабочих условиях:

_г = ₀ 273(Р_бар - Р_г) / 101,3(273 + Т_г) = 1,31273(101,3 - 2) / 101,3453 = =0,77 кг/м³.

2. Расход газов при рабочих условиях:

V_г = V_{0 0}/_г 3600 = (290 10³ 1,31)/(0,77 3600) = 137 м³/с.

3. Необходимая площадь поперечного сечения электрофильтра при скорости газа в электрофильтре w = 1,57 м/с:

F' = V_г/w = 137/1,57 = 87,29 м².

4. По найденному значению площади поперечного сечения электрофильтра выбираем электрофильтр типа ДГПН-55-3 с активным сечением F = 55,8 м² и поверхностью осаждения 3720 м².

Фактическая скорость газа в электрофильтре:

w_г = V_г/F = 87,29/55,8 = 1,5644 м/с.

5. Относительная плотность газа при стандартных условиях (Р_ст = 101,3 кПа, Т_ст = 20 ⁰С):



= [(P_бар Р_г)293]/[101,3 105(273 + T_г)] = (101,3 - 2) 293/101,3(273 + 180) = = 0,63.

6. Критическую напряженность электрического поля определяем по формуле 2.1:

Е_кр = 3,04[(0,63 + 0,0311(0,63/0,001)^1/2]10⁶ = 4,28 10⁶ В/м.

7. Критическое напряжение для электрофильтра рассчитываем по формуле 2.3:

U_кр = 4,2810⁶ 0,001 [(3,14 0,1625/0,08) - ln(2 3,14 0,001/0,08)] = =38,1910³ В.

8. Подвижность ионов газа при нормальных (К₀) и рабочих (К) условиях определяем по формуле 2.6:

К₀ = 0,410,35 + 1,320,045 + 0,620,11 + 1,110,17 + 0,960,13 + 0,90,195 = =0,76010^-4 м²/Вс,

К = [0,76010^-4 (273 + 180)101,3] / [273 (101,3 - 2)] = 1,2910^-4 м²/Вс.

9. Линейная плотность тока короны рассчитывается по формулам 2.4, 2.5:

f = 0,027 при Н/S = 0,1625/(20,08) = 1,0156

C = 4 3,14² 1,2910^-4 0,027 / {910⁹ 0,08² [(3,14 0,325/(2*0,08)) - ln(2 3,14 0,001/0,08)]} = 2,6710^-13,

i₀ = 2,6710^-13 8010³(8010³ - 38,1910³) = 0,89310^-3 А/м.

10. Напряженность электрического поля определяем по формуле 2.7:

Е = [(8 0,89310^-3 0,1625) / (4 3,14 1,2910^-4 8,8410^-12 0,08)]^1/2 = =10,06510⁵ В/м.

11. Вязкость компонентов, входящих в состав дымовых газов при рабочих условиях:

µ = µ₀(273 + С)(Т_абс/273)^1,5 / (Т_абс + С) = µ₀(273 + С)(453/273)^1,5 / (453 + С);

подставляя различные значения Т_абс и С для каждого компонента i, находим вязкость компонентов, Пас:

µ_SO2 = 11,7 (273 + 396) (453/273)^1,5 / (453+396) = 19,70 10^-6 Пас;

µ_O2 = 20,3 (273 + 131) (453/273)^1,5 / (453+131) = 3010^-6 Пас;

µ_Н2O = 10,0 (273 + 961) (453/273)^1,5 / (453+961) = 18,610^-6 Пас;

µ_СO = 16,6 (273 + 100) (453/273)^1,5 / (453+100) = 24,910^-6;

µ_СO2 = 13,7 (273 + 254) (453/273)^1,5 / (453+254) = 21,910^-6;

µ_NO = 17,9 (273 + 131) (453/273)^1,5 / (453+131) = 26,49 10^-6 Пас

12. Относительная молекулярная масса газов:

М = a_iµ_i = 0,35 64 + 0,045 32 + 0,11 18 + 0,17 28 + 0,13 44 + 0,195 30= = 42,15 кгмоль,

где a_i - содержание вещества в дымовых газах (в долях), µ_i - молекулярная масса вещества.

13. Вязкость дымовых газов:

М/µ = (a_iМ_i /µ_i)

М/µ = (22,4/19,70 + 1,44/30 + 2,34/18,60 + 4,76/24,90 + 5,72/21,90 + +5,85/26,49) = 1,9810⁶,

откуда:

µ = М / (М/µ) = 42,15 / (1,9810⁶) = 21,29 10^-6 Пас.

14. Скорость дрейфа частиц пыли к осадительным электродам:

а) для крупных частиц определяется по формуле 2.8:

w_д1 = 0,11810^-10 (10,06510⁵) ² 0,7510^-6/ 21,2910^-6 = 0,4211 м/с,

w_д2 = 0,11810^-10 (10,06510⁵) ² 4,2510^-6/ 21,2910^-6 = 2,3863 м/с,

w_д3 = 0,11810^-10 (10,06510⁵) ² 11,2510^-6/ 21,2910^-6 = 6,3166 м/с,

w_д4 = 0,11810^-10 (10,06510⁵) ² 6510^-6/ 21,2910^-6 = 36,4962 м/с;

б) для мелких частиц рассчитываем по формуле 2.9:

w^, _д = 0,1710^-11 10,06510⁵ (1+10^-7/0,2510^-6) / 21,2910^-6 = 8,0368 м/с.

15. Удельная поверхность осаждения рассчитывается по формуле 2.11:

f = 3720 / 87,29 = 42,61.

16. Фракционный коэффициент очистки определяем по формуле 2.10:

з_i = 1 - ехр (-0,0804 42,61) = 0,9674;

з_i = 1 - ехр (-0,4211 42,61) = 0,99,

з_i = 1 - ехр (-2,3863 42,61) = 1,0,

з_i = 1 - ехр (-6,3166 42,61) = 1,0,

з_i = 1 - ехр (-36,4962 42,61) = 1,0.

17. Общий коэффициент очистки:

з = (з_iФ_i / 100) = 0,967410/100 + 0,9970/100 + 1,010/100 + 1,05/100 + 1,05/100 = 0,9897= 98,97 %

где Ф_i = процентное содержания частиц пыли по размерам.



Заключение

В ходе написания курсовой работы мы выбрали и произвели расчет газопылеулавливающего оборудования на предприятии филиала ОАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6. Объектом исследования в данной курсовой работе является процесс очистки газовых выбросов в электрофильтрах на предприятии филиала ОАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6. В работе дана характеристика филиала ОАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6, а также рассмотрены производственные процессы, протекающие на предприятии. Приведен перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу в результате работы ТЭЦ, и дана их краткая характеристика.

В курсовой работе описаны теоретические основы очистки выбросов в электрофильтрах, представлены классификации электрофильтров, даны технические характеристики электрофильтров серии ДГПН.

В ходе курсовой работы была рассчитана эффективность очистки газовых выбросов в электрофильтре типа ДГПН-55-3 на предприятии филиала ОАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6, она равна 98,97%.

Из расчета видно, что степень очистки оказалась недостаточно высокой. Для повышения качества выбрасываемого воздуха, возможна замена электрофильтров на более эффективное пылегазоочистное оборудование, например, на рукавные фильтры, эффективность очистки которых 99,9 % и более.



Список использованных источников

1. Научный информационный журнал «Биофайл» [Электронный ресурс]. URL: http://biofile.ru/bio/22290.html (дата обращения: 16.03.2017).

2. Процессы и аппараты защиты окружающей среды: учеб. пособие для вузов: учеб. пособие для вузов / А.Г. Ветошкин. М. : Абрис, 2012.

3. Циклоны ЦН [Электронный ресурс]. URL: http://циклоны-цн.рф/purification-gases-in-electrostatic.html (дата обращения 16.03.2017).

4. Иркутскэнерго. Энергоугольная компания [Электронный ресурс]. URL: http://www.irkutskenergo.ru/ (дата обращения: 23.02.2017).

5. Технический отчет по результатам проведения опытного совместного сжигания кородревесных отходов и Ирбейского угля в котле БКЗ-320-140-ПТ№ 7 с реконструированной системой пылеприготовления Филиала ОАО «Иркутскэнерго» ТЭЦ-6». Братск: ТЭЦ-6, 2014. 81 с.

6. Энциклопедия теплоснабжения [Электронный ресурс]. URL: http://www.rosteplo.ru/w (дата обращения: 16.03.2017).

7. Батарейные циклоны [Электронный ресурс]. URL: http://soullife.info/tekhnicheskie-osnovy-okhrany-okruzhayushchej-sredy/89-batarejnye-ciklony-multiciklony-princip-dejstvija.html (дата обращения: 16.03.2017).

8. Электронная библиотека. Теплоэнергетика [Электронный ресурс]. URL: http://libraryno.ru/5-1-teploenergetika-izso/ (дата обращения: 16.03.2017).

9. Экологическая реальность [Электронный ресурс]. URL: http://www.ecologyreality.ru/ecolits-625-1.html (дата обращения: 16.03.2017).

10. Теоретические основы и технологии очистки газовых выбросов: метод. указания к выполнению курсовой работы / И.В. Камышникова. - Братск: Изд-во БрГУ, 2014. - 45 с.

11. Синергия - Электрофильтры, газовая очистка, пылеуловитель [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://pkf-sinergia.ru (дата обращения: 12.05.2017).

Приложение А

Таблица. Исходные данные для расчета электрофильтра типа ДГПН-55-3

Параметры для расчета	Символ	Единица измерения	Значение
Плотность газов при нормальных условиях	0	кг/м3	1,31
Расход влажного газа при нормальных условиях	V0	м3/ч	290000
Температура газов	Tг	0С	180
Разряжение газа	Рг	Па	2000
Рабочее напряжение	U	кВ	80
Концентрация пыли перед электрофильтром	z'	г/м3	4
Скорость газа в электрофильтре	wг	м/с	1,57
Площадь активного сечения	F	м2	55,8
Поверхность (площадь) осаждения	Fэ	м2	3720
Эквивалентный радиус коронирующего острия	R1	м	0,001
Расстояние между осями коронирующего и осадительного электродов	B/2	м	0,1625
Шаг между одноименными электродами	B	м	0,325
Шаг коронирующих электродов	S	мм	80
Состав дымовых газов	SO2	%
	O2
	H2O
	CO
	CO2
	NО
Подвижность ионов газа при рабочих условиях	K	10-4м2/В*с
	SO2		0,41
	O2		1,32
	H2O		0,62
	CO		1,11
	CO2		0,96
	NО		0,9
Коэффициент динамической вязкости компонентов	0	10-6Па*с
	SO2		11,7
	O2		20,3
	H2O		10,0
	CO		16,6
	CO2		13,7
	NО		17,9
Константа С- постоянная Сазерленда	С	К
	NO		131
	SO2		396
	O2		131
	H2O		961
	CO		100
	CO2		254
Дисперсный состав пыли: - размер частицы, мкм; - средний радиус, мкм - скорость дрейфа, м/c -коэффициент очистки,	<1 0,25 0,073 0,05	1-2 0,75 1,24 0,55	2-15 4,25 7,0 0,987	15-30 11,25 18,6 1,0	>30 65 108 1,0

Размещено на Allbest.ru

...