Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Министерство образования и науки Республики Казахстан

НАО «Евразийский Национальный университет им.Л.Н.Гумилева»

Кафедра «Теплоэнергетика»

Методические указания к выполнению курсового проекта

IE 4305 «Инженерная экология»

по дисциплине OOSTEO 4303 Охрана окружающей среды при эксплуатации теплоэнергетического оборудования

для обучающихся специальности 5B071700 «Теплоэнергетика»

Нур-Султан 2021

Содержание

Введение

1. Определение количества, теплосодержания и температуры продуктов сгорания, расхода топлива

2. Определение выбросов вредных веществ в атмосферу

2.1 Расчет выбросов твердых частиц

2.2 Расчет выбросов оксидов серы

2.3 Расчет выбросов оксидов углерода

2.4 Расчет выбросов оксидов азота

3. Расчет и выбор золоулавливающей установки

3.1 Циклоны

3.2 Батарейные циклоны

3.3 Мокрые золоуловители

3.4 Электрофильтры

4. Расчет и выбор дымовой трубы и дымососа

4.1 Расчет дымовой трубы

4.2 Выбор дымососа

Литература

Приложение

Введение

Для закрепления теоретических знаний по курсу «Охрана окружающей среды при работе ТЭУ» (специальность 2204 «Промышленная теплоэнергетика») учебным планом предусмотрен курсовой проект.

В данном пособии рассматриваются вопросы, связанные с определением выбросов вредных веществ при работе теплоэнергетических установок; изложены методы расчета и выбора золоулавливающих устройств, дымососов и дымовой трубы.

Материалы пособия могут быть использованы при работе над дипломным проектом для выполнения раздела «Охрана окружающей среды».

Цели и задачи курсового проекта

Выполнение курсового проекта преследует следующие цели: закрепление знаний, полученных студентами при изучении теоретического курса; предоставление возможности студентам самостоятельной разработки отдельных узлов и в целом проекта; приобретение студентами навыков пользования ГОСТами, нормативными материалами, справочной и технической литературой.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части. сгорание вредный вещество атмосфера

В пояснительной записке приводятся:

Задание на курсовой проект.

Краткая характеристика отходящих газов и способов их очистки.

Расчет расхода топлива, количества образовавшихся продуктов сгорания и температуры уходящих газов на выходе из топки.

Расчет выбросов твердых частиц, оксидов серы, азота и углерода.

Расчет и выбор золоулавливающей установки.

Расчет и выбор дымовой трубы, дымососа с учетом потерь напора по тракту котлов.

Графическая часть проекта состоит из 1 чертежа формата А-1: поперечный и горизонтальный разрезы хвостовой части котельной установки (от котлов до дымовой трубы включительно) с выделением золоулавливающей установки.

Задание на курсовой проект

Темы курсовых проектов составляются руководителем курсового проектирования и выдаются в индивидуальном порядке каждому студенту.

Задание содержит следующие данные:

Тип парового и водогрейного котла.

Вид топлива.

Производительность и параметры теплоносителя (давление и температура).

Температура питательной воды.

Температура уходящих газов за котлом.

Дополнительные исходные данные, необходимые для выполнения курсового проекта, выбираются студентом самостоятельно.

1. Определение количества, теплосодержания и температуры продуктов сгорания, расхода топлива

Элементарный состав рабочей массы твердого и жидкого топлива или процентный состав газообразного топлива, а также теплота сгорания определяются из справочных данных 1, 2.

Объем продуктов сгорания и теплосодержание рассчитываются на 1 кг твердого или жидкого топлива и на 1м³ газообразного топлива при нормальных условиях.

Теоретическое количество воздуха, необходимого для горения:

твердого и жидкого топлива:

(1)

газообразного топлива:

(2)

Теоретические объемы продуктов сгорания:

для твердого и жидкого топлива:

(3)

(4)

(5)

для газообразного топлива

(6)

(7)

(8)

где - влагосодержание газообразного топлива, .

Действительный объем водяных паров при избытке воздуха 1:

(9)

объем дымовых газов:

(10)

Массовая концентрация золовых частиц в продуктах сгорания:

(11)

где - доля золы топлива, уносимой газами, принимается равной:

для пылеугольных топок с сухим шлакоудалением - 0,95;

для открытых и полуоткрытых топок с жидким шлакоудалением при сжигании: АШ и ПА - 0,85; каменных и тощих углей - 0,8; бурых углей - 0,7.

Масса дымовых газов:

для твердого и жидкого топлива:

(12)

для газообразного топлива:

(13)

где - плотность газа, ,

- содержание влаги в топливе, .

Коэффициент избытка воздуха в топке следует выбирать в зависимости от вида сжигаемого топлива (при камерных топках с сухим шлакоудалением):

для топок, работающих на АШ, ;

для топок, работающих на других твердых топливах, ;

для газомазутных топок

Коэффициент избытка воздуха по газоходам котлов определяется как сумма избытка в топке и присосов воздуха, величина присосов воздуха определяется по таблице 1.

Таблица 1

Присосы воздуха в газоходах котельных агрегатов

Газоходы
Топочные камеры пылеугольных и газомазутных котлов	1. Камерные с твердым шлакоудалением и металлической обивкой труб экрана	0,05
	2. Тоже при наличии обмуровки и обшивки	0,07
	3. То же без металлической обшивки	0,1
	4. Камерные с жидким шлакоудалением и газомазутные с металлической обшивкой	0,05
	5. То же без металлической обшивки	0,08
	6. Циклонные под разрежением	0,03
Газоходы конвективных поверхностей нагрева	1. Фестон, ширмовый перегреватель вверху топки, первый котельный пучок	0
	2. Первичный перегреватель	0,03
	3. Промежуточный перегреватель	0,03
	4. Переходная зона прямоточного котла	0,03
	5. Экономайзеры котлов, для каждой ступени	0,02
	6. Воздухоподогреватели: трубчатые, на каждую ступень регенеративные	0,03 0,02
Характеристика пылесистемы
Шаровые барабанные мельницы	1. С промбункером при сушке горячим воздухом	0,1
	2. С промбункером при сушке смесью воздуха и топочных газов	0,12
	3. С прямым вдуванием	0,04
Молотковые мельницы	1. При работе под разрежением	0,04
	2. При работе под давлением горячего воздуха	0
Среднеходные валковые мельницы	При работе под разрежением	0,04
Мельницы-вентиляторы

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяются по формулам:

(14)

(15)

(16)

К энтальпии дымовых газов следует добавить энтальпию золы, подсчитанную как:

(17)

если приведенная величина уноса золы из топки . Теплоемкость воздуха, газов и золы берется из справочной литературы [1, 2].

Все полученные значения энтальпий воздуха, газов и золы по газоходам следует свести в таблицу.

Соотношение между наиболее токсичными выбросами ТЭС в атмосферу зависит от вида сжигаемого топлива, температурного уровня в топке и способа организации топочного процесса и колеблется для различных котлоагрегатов в достаточно широких пределах.

В качестве определяющего температурного параметра принимается адиабатная температура в зоне горения:

, (18)

где - тепловыделение в зоне горения, ;

- теплота сгорания, ;

и - теплоемкость продуктов горения и воздуха при ожидаемой адиабатной температуре;

- избыток воздуха в зоне горения; для газоплотных котлов принимается равной ;

при наличии присосов

.

При сжигании твердого топлива

;

при сжигании мазута

;

при сжигании природного газа

,

где - приведенная влажность топлива, ;

- температурный коэффициент изменения теплоемкости;

- ожидаемая адиабатная температура, °С.

Теплоемкость воздуха при высокой температуре

(19)

Ожидаемую адиабатную температуру находят по формулам:

- для твердого топлива

(20)

- для мазута и природного газа

(21)

Допустимое расхождение между предварительно принятой и необходимым значением () не должно превышать 50°С, иначе следует принять новое и уточнить значения и .

Полный расход топлива, поступающего в топку котла, определяется из выражения:

(22)

где - полезная тепловая нагрузка котла для парового котла, составляет:

.

Расход перегретого пара задан, а величиной продувки барабана котла задаются в пределах . Энтальпии перегретого пара , питательной воды определяют по соответствующим параметрам.

Для теплофикационного котла

где - расход воды, ;

и - соответственно, энтальпии воды, поступающей в котел и выходящей из него, .

Располагаемая теплота на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 м³ газообразного топлива определяется по формуле

где - теплота, вносимая с топливом, ;

- теплота, вносимая в топку с воздухом, .

Суммарные объемы продуктов сгорания и воздуха, определяются по расчетному расходу топлива с учетом механической неполноты сгорания

(23)

2. Определение выбросов вредных веществ в атмосферу

2.1 Расчет выбросов твердых частиц

Количество летучей золы и несгоревшего топлива, выбрасываемых с дымовыми газами, определяется по формуле:

, (24)

где - расход натурального топлива, г/с;

- зольность топлива на рабочую массу, %;

- доля золы в уносе;

- доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителе;

- содержание горючих в уносе, %.

При отсутствии данных по содержанию горючих в уносе количество выбрасываемых твердых частиц рассчитывается по формуле:

,

где - потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %;

- низшая теплота сгорания топлива, ;

32680 - теплота сгорания углерода в .

2.2 Расчет выбросов оксидов серы

Количество оксидов серы и в перерасчете на , выбрасываемых в атмосферу, определяется как:

(25)

где - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц;

- расход топлива - твердого и жидкого, г/с, газообразного, л/с.

Доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле, зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в летучей золе. Ориентировочные значения при факельном сжигании различных видов топлива представлены в таблице 2.

Таблица 2

Значение доли оксидов серы, улавливаемой в котле

Топливо
Экибастузский уголь	0,02
Березовские угли Канско-Ачинского бассейна для топок с твердым шлакоудалением	0,5
Прочие угли	0,1
Мазут	0,02
Газ	0,0

Доля оксидов серы (), улавливаемых в сухих золоуловителях, принимается равной нулю, для мокрых - в зависимости от щелочности орошаемой воды.

2.3 Расчет выбросов оксида углерода

Количество оксида углерода, выбрасываемое с дымовыми газами, определяется по формуле:

(26)

где - выход оксида углерода при сжигании топлива (в или ) определяется как

где - потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;

- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. Для твердого топлива ; для газа ; для мазута . Значения и принимаются по нормам [1].

2.4 Расчет выбросов оксидов азота

Суммарное количество оксидов азота () в пересчете на полное окисление оксидов азота в диоксид азота (), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами каждого котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, вычисляется по формуле:

(27)

где- расход натурального топлива, ;

- коэффициент, характеризующий выход оксидов азота;

- коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;

- коэффициент, учитывающий конструкцию горелок (для вихревых горелок - 1, для прямоточных - 0,85);

- коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления (при твердом шлакоудалении - 1, при жидком шлакоудалении - 1,6);

- коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи их в топку;

- коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксидов азота (при двухступенчатом сжигании) при подаче части воздуха помимо основных горелок;

- степень рециркуляции дымовых газов, %;

- доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке;

- длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год.

Коэффициент вычисляется в зависимости от паропроизводительности котлов при сжигании газа и мазута во всем диапазоне нагрузок:

для котлов паропроизводительностью от 30 до 200 т/ч:

для котлов паропроизводительностью в 200 т/ч и более:

где - номинальная и фактическая паропроизводительности;

для водогрейных котлов:

где - номинальная и фактическая тепловая производительность котла, .

При сжигании твердого топлива в формулы вместо и подставляются и .

Значение коэффициента при сжигании твердого топлива определяется следующим образом:

при

при

где - содержание азота в топливе на горючую массу, %.

При сжигании жидкого и газообразного топлива значение принимается равным:

при

при

при

Значение коэффициента при номинальной нагрузке котла и степени рециркуляции менее 20% принимают равными:

при вводе рециркуляционных газов в топки (при расположении горелок на вертикальных экранах);

при вводе через шлицы под горелками;

по наружному каналу горелок и 0,035 при вводе в воздушное дутье в рассечку двух воздушных потоков, если сжигается жидкое и газообразное топливо.

При сжигании твердого топлива при вводе газов рециркуляции в первичную аэросмесь и равно 0,005 при вводе во вторичный воздух, если организовано высокотемпературное сжигание. При низкотемпературном сжигании величина .

Для расчета загрязнения атмосферы выбросами диоксида и оксида азота в суммарном содержании их величину следует определять из выражений:

,

,

где - молекулярные веса и .

3. Расчет и выбор золоулавливающей установки

В процессе работы над проектом необходимо произвести расчет и выбор золоулавливающей установки (ЗУ), так как очистка дымовых газов не только снижает выбросы золы в атмосферу, но и повышает надежность работы рабочих колес дымососов.

3.1 Циклоны

Для расчета и выбора циклонов необходимы следующие данные:

- объемный расход дымовых газов, ;

- динамическая вязкость газов при рабочей температуре, ;

- плотность газов при рабочих условиях, ;

- дисперсный состав золы, задаваемый двумя параметрами: медианным диаметром , мкм и логарифмом среднеквадратичного отклонения, ;

- концентрация золы в газах ;

- плотность частиц золы ;

- требуемая степень очистки .

Расчет проводится методом последовательных приближений в следующем порядке:

Задавшись типом циклона, по таблице 3 определяется скорость газа в ЗУ .

Таблица 3

Параметры, определяющие эффективность циклонов

Параметры	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
	8,5	6	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340
	4,5	3,5	3,5	3,5	2	1,7	2

Определяется необходимая площадь сечения циклона

, м².

Вычисляется диаметр циклона, задаваясь количеством циклонов N:

Определяется действительная скорость газа в ЗУ:

Скорость в ЗУ не должна отклоняться более чем на 15% от оптимальной.

Рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона или групп циклонов:

где - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, выбираемый по таблице 4;

индекс «С» означает, что циклон работает в гидравлический сети;

индекс «П» - без сети, т.е прямо на выхлоп в атмосферу;

- поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяется по таблице 5;

- поправочный коэффициент на запыленность газов, определяется по таблице 6;

- поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу. Для одиночных циклонов .

Таблица 4

Значение коэффициента сопротивления (D = 500 мм)

Марка циклона		Без дополнительных устройств	С выходной улиткой,	С отводом 90
ЦН-11	0,59	245	250	235	245	250
ЦН-15	-	155	163	150	155	160
ЦН-15У	-	165	170	158	165	170
ЦН-24	-	75	80	73	15	80
СДК-ЦН-33	0,33	520	600	500	-	560
СК-ЦН-34	0,34	1050	1150	-	-	-
СК-ЦН-34М	0,22	-	2800	-	-	-

Таблица 5

Влияние диаметра циклона

D, мм	Марка циклона
	ЦН-11	ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24	СДК-ЦН-33 СК-ЦН-33, СК-ЦН-34М
150	0,94	0,85	1,0
200	0,95	0,90	1,0
300	0,96	0,93	1,0
450	0,99	1,0	1,0
500	1,0	1,0	1,0

Таблица 6

Влияние на запыленность газов

Марка циклона	Запыленность,
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,85
ЦН-15	1	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	1	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33	1	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34	1	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34М	1	0,99	0,97	0,95	-	-

Определяются потери давления в циклоне:

Если потери давления оказались приемлемыми, переходим к расчету полного коэффициента очистки газов в циклоне.

Из таблицы 3 выбирается значение двух параметров ( и ), характеризующих парциальную эффективность выбранного типа циклона, затем определяется значение параметра при рабочих условиях по уравнению:

Далее вычисляется параметр по формуле:

По таблице 7 находится значение функции , представляющее собой полный коэффициент очистки дымовых газов, выраженный в долях.

По окончании расчета полученное значение сопоставляется с требуемым. Если окажется меньше заданного, необходимо выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления.

При очистке дымовых газов объемом более 80000 - 100000 и при высоких требованиях к очистке следует применять батарейные циклоны.

Таблица 7

Значения нормальной функции распределения

-2,70 -2,60 -2,50 -2,40 -2,30 -2,20 -2,10 -2,00 -1,98 -1,96 -1,94 -1,92 -1,90 -1,88 -1,86 -1,84 -1,82 -1,80 -1,78 -1,76 -1,74 -1,72 -1,70 -1,68 -1,66 -1,64 -1,62 -1,60 -1,58 -1,56 -1,54 -1,52 -1,50 -1,48 -1,46 -1,44 -1,42 -1,40 -1,38 -1,36 -1,34 -1,32 -1,30 -1,28 -1,26 -1,24 -1,22 -1,20 -1,18 -1,16 -1,14 -1,12 -1,10 -1,08 -1,06 -1,04 -1,02	0,0035 0,0047 0,0062 0,0082 0,0107 0,0139 0,0179 0,0228 0,0239 0,0250 0,0262 0,0274 0,0288 0,0301 0,0314 0,0329 0,0344 0,0359 0,0375 0,0392 0,0409 0,0427 0,0446 0,0465 0,0485 0,0505 0,0526 0,0548 0,0571 0,0594 0,0618 0,0643 0,0668 0,0694 0,0721 0.0749 0,0778 0,0808 0,0838 0.0869 0,0901 0,0934 0,0968 0,1003 0,1038 0,1075 0,1112 0,1151 0,1190 0,1230 0,1271 0,1314 0,1357 0,1401 0,1446 0,1492 0,1539	-1,00 -0,98 -0,96 -0,94 -0,92 -0,90 -0,88 -0,86 -0,84 -0,82 -0,80 -0,78 -0,76 -0,74 -0,72 -0,70 -0,68 -0,66 -0,64 -0,62 -0,60 -0,58 -0,56 -0,54 -0,52 -0,50 -0,48 -0,46 -0,44 -0,42 -0,40 -0,38 -0,36 -0,34 -0,32 -0,30 -0,28 -0,26 -0,24 -0,22 -0,20 -0,18 -0,16 -0,14 -0,12 -0,10 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 -0,00 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10	0,1587 0,1635 0,1685 0,1736 0,1788 0,1841 0,1894 0,1949 0,2005 0,2061 0,2119 0,2177 0,2236 0,2297 0,2358 0,2420 0,2483 0,2546 0,2611 0,2676 0,2743 0,2810 0,2877 0,2946 0,3015 0,3085 0,3156 0,3228 0,3300 0,3372 0,3446 0,3520 0,3594 0,3669 0,3745 0,3821 0,3897 0,3974 0,4052 0,4129 0,4207 0,4286 0,4364 0,4443 0,4522 0,4602 0,4681 0,4761 0,4840 0,4920 0,5000 0,5000 0,5080 0,5160 0,5239 0,5319 0,5398	0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58 0,60 0,62 0,64 0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 1,12 1,14 1,16 1,18 1,20 1,22 1,24	0,5478 0,5557 0,5636 0,5714 0,5793 0,5871 0,5948 0,6026 0,6103 0,6179 0,6255 0,6331 0,6406 0,6480 0,6554 0,6628 0,6700 0,6772 0,6844 0,6915 0,6985 0,7054 0,7123 0,7190 0,7257 0,7324 0,7389 0,7454 07517 0,7580 0,7642 0.7703 0,7764 0,7823 0,7881 0,7939 0,7995 0,8051 0,8106 0,8159 0,8212 0,8264 0,8315 0,8365 0,8413 0,8461 0,8508 0,8554 0,8599 0,8643 0,8686 0,8729 0,8770 0,8810 0,8849 0,8888 0,8925	1,26 1,28 1,30 1,32 1,34 1,36 1,38 1,40 1,42 1,44 1,46 1,48 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78 1,80 1,82 1,84 1,86 1,88 1,90 1,92 1,94 1,96 1,98 2,00 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 2,60 2,70	0,8962 0,8997 0,9032 0,9066 0,9099 0,9131 0,9162 0,9192 0,9222 0,9251 0,9279 0,9306 0.9332 0,9357 0,9382 0,9406 0,9429 0,9452 0,9474 0,9495 0,9515 0,9535 0,9554 0,9573 0,9591 0,9608 09625 0,9641 0,9656 0,9671 0,9686 0,9699 0,9713 0,9726 0,9738 0,9750 0,9761 0,9772 0,9821 0,9861 0,9893 0,9918 0,9938 0,9953 0,9965

3.2 Батарейные циклоны

Батарейные циклоны (БЦ) применяются для улавливания золы за котлами паропроизводительностью от 20 до 500 т/ч, степень улавливания находится на уровне 0,880,92 при гидравлическом сопротивлении 500700 Па.

Расчет БЦ производится в следующем порядке:

1) Определяется расход газа, при котором обеспечиваются оптимальные условия работы циклонного элемента:

,

где - оптимальная скорость потока в элементе (таб. 8);

- внутренний диаметр элемента, м.

2) Рассчитывается число циклонных элементов, необходимое для работы БЦ:

3) По таблице 8 подбирается БЦ с ближайшим к числом циклонных элементов . Число элементов выбранного БЦ желательно подобрать таким образом, чтобы оно отличалось от не более чем на 10 процентов.

Затем определяется действительная скорость потока в элементе:

,

4) Потери давления (аэродинамическое сопротивление) в БЦ определяются следующим образом:

, ,

где - коэффициент гидравлического сопротивления, принимается по таблице 8.

5) Необходимая площадь сечения БЦ определяется по выражению:

,

где - число батарейных циклонов на котел.

6) Коэффициент очистки дымовых газов в элементе БЦ определяем, используя схему расчета, приведенную для обычных циклонов. Необходимые для этого значения и приведены в таблице 3.

Коэффициент очистки газов в батарее, состоящей из прямоточных элементов, снижается примерно на 10% по сравнению с коэффициентом очистки в одиночном элементе и зависит при этом от коэффициента отсосного циклона. Все это учитывается формулой:

,

где - коэффициент очистки газов в циклоне отсосной линии;

- коэффициент очистки в одиночном циклонном элементе.

Значение коэффициентов очистки газов выражается в долях единицы.

Для энергетических установок рекомендуется применение элемента с тангенциальным улиточным подводом дымовых газов типа «Энергоуголь».

Противопоказанием для применения БЦ является сильная слипаемость пыли, приводящая к их замазыванию. Поэтому не рекомендуется их применение для сильно слипающейся пыли, в частности, на АШ.

Таблица 8

Технические характеристики батарейных циклонов

Тип циклона	Число элементов в секции	Оптимальная скорость газа в элементе, м/с	Производитель-ность по газу одной секции, м3/с	Коэффициент сопротивления, Па
ЦБ-254 Р	25; 30; 40 50; 60; 80	4,5	5,616,2	90
ЦБ-231 У	12; 16; 20;25; 30; 42; 56; 63	4,5	2,211,7	110
ЦБ-2	20; 25; 30 36; 42; 56	4,5	4,8413,6	70
ПБЦ	24; 36; 48; 96	3,5	4,216,7	150

Увеличение эффективности центробежного золоулавливания можно достичь за счет равномерного орошения стенок циклонного золоуловителя (ЗУ) пленкой жидкости, которая препятствует вторичному уносу золы. При толщине пленки, большей поперечного размера частицы, работа отрыва частицы значительно превосходит работу, необходимую для её погружения в слой жидкости.

3.3 Мокрые золоуловители

В качестве примера рассмотрим расчет мокрого золоуловителя типа МС-ВТИ. Расчет ЗУ подобного типа ведется в следующей последовательности.

1) Определяется типоразмер каплеуловителя по следующему выражению:

,

где - необходимое сечение;

- скорость дымовых газов, рекомендуется принимать = 5 м/с.

Затем по таблице 9 подбирается типоразмер аппарата.

Таблица 9

Типоразмеры золоуловителей МС-ВТИ

Каплеуловитель	Горловина трубы Вентури
Диа-метр, м	Высота, м	Активное сечение, м2	Активное сечение входного патрубка, м2	Размеры, м	Сечение, м2
2,8	9,66	5,72	1,37	0,39 х 1,17	0,455
3,0	10,32	6,60	1,67	0,43 х 1,23	0,530
3,2	10,98	7,54	1,95	0,46 х 1,40	0,644
3,6	12,20	9,62	2,41	0,45 х 1,80	0,810
4,0	13,61	11,93	3,00	0,50 х 2,00	1,00
4,5	15,25	15,20	3,88	0,57 х 2,28	1,30

2) В зависимости от принятой степени проскока находится по таблице 10 параметр золоулавливания и выбирается и таким образом, чтобы соблюдалось равенство:

,

где - удельный расход орошающей жидкости на 1 м³ очищаемого газа, выбирается в пределах 0,12ч0,20 кг/м³;

- скорость газов в горловине трубы Вентури, берется в интервале 50ч70 м/с.

3) Определяется сечение горловины трубы Вентури по формуле:

,

По таблице 9 подбирается сечение горловины и корректируется, соответственно, действительная скорость газов, затем корректируются действительные величины и .

4) Общее гидравлическое сопротивление коагулятора Вентури и каплеуловителя определяется из выражения

,

где - плотность газов перед ЗУ, ;

- скорость дымовых газов при входе в каплеуловитель, обычно принимается м/с.

5) Конечная допустимая температура очищенных газов принимается исходя из известной точки росы водяных паров из соотношения

, С.

Не рекомендуется применять мокрые ЗУ для видов топлива, содержащих в составе золы более 15-20% СаО. Приведенная сернистость топлива, Sn, должна быть не более 0,3%/МДж. Жесткость орошаемой воды не должна превышать 15 мг-экв/л.

Таблица 10

Зависимость степени проскока золы через ЗУ от параметра золоулавливания

Параметр	Параметр
	,0	,1	,2	,3	,4	,5	,6	,7	,8	,9
0,	1,0000	0,9048	0,8187	0,7408	0,6703	0,6065	0,5488	0,4966	0,4493	0,4066
1,	0,3679	0,3329	0,3012	0,2725	0,2466	0,2231	0,2019	0,1827	0,1653	0,1496
2,	0,1353	0,1225	0,1100	0,1003	0,0907	0,0821	0,0743	0,0672	0,0608	0,0550
3,	0,0498	0,0450	0,0407	0,0369	0,0334	0,0302	0,0273	0,0247	0,0224	0,0202
4,	0,0183	0,0166	0,0150	0,0136	0,0123	0,0111	0,0100	0,00910	0,00823	0,00745
5,	0,00674	0,00610	0,00552	0,00500	0,00452	0,00409	0,00370	0,00335	0,00303	0,00274
6,	0,00248	0,00224	0,00203	0,00184	0,00166	0,00150	0,00136	0,00123	0,00111	0,00100
7,	0,00091	0,00082	0,00075	0,00068	0,00061	0,00055	0,00050	0,00045	0,00041	0,00037
8,	0,00033	0,00030	0,00027	0,00025	0,00022	0,00020	0,00018	0,00017	0,00015	0,00014
9,	0,00012	0,00011	0,00010	0,00009	0,00008	0,00007	0,00007	0,00006	0,00005	0,00004

Наиболее перспективным типом ЗУ для крупных ТЭС является электрофильтры, которые могут обеспечить высокую степень очистки газов = 0,99ч0,995 при гидравлическом сопротивлении не более 150 Па без снижения температуры и увлажнения дымовых газов.

3.4 Электрофильтры (ЭФ)

Расчет ЭФ производим в следующем порядке:

1) Задаем степень улавливания золы .

2) Для заданного топлива по таблице 11 находим критерий электрофизических свойств .

Таблица 11

Электрофизические свойства золы

Топливо	Коэффициент	Напряженность поля , кВ	Коэффициент
Кузнецкий Т	160-175	240	0,62
Экибастузский СС	177	240	0,83
Подмосковный Б	15	245	1,0
Донецкий АШ, ГСШ	12	250	1,0
Канско-Ачинский Б	16	280	1,0

3) Выбираем скорость дымовых газов.

Для золы топлива с высоким удельным электрическим сопротивлением (УЭС) при > 100 принимается скорость газов в сечении ЭФ = 1ч1,2 м/с, для прочих видов топлива - = 1,6ч1,8 м/с.

4) Определяем необходимое сечение корпуса ЭФ:

,

где - число параллельно включенных ЭФ, которое желательно выбирать равным числу дымососов (обычно = 2).

5) По таблице 12 выбираем тип и параметры ЭФ.

Таблица 12

Технические характеристики ЭФ серии ЭГА

Марка электрофильтра	Площадь активного сечения, F, м2	Активная длина поля, ,м	Общая площадь осаждения, А, м2	Габаритные размеры, м
				Длина	Ширина	Высота
ЭГА 1-30-7,5-4-4	61,4	2,56	4730	17,62	9,2	14,9
ЭГА 1-30-9-6-3	73,4	3,87	6360	17,28	9,2	16,4
ЭГА 1-30-12-6-4	97,4	3,84	11250	22,74	9,2	19,4
ЭГА 1-40-7,5-6-2	81,9	3,84	4730	11,82	12,2	15,4
ЭГА 1-40-9-6-9	97,9	3,84	8480	17,28	12,2	16,9
ЭГА 1-40-12-6-4	129,8	3,84	15000	22,74	12,2	19,9
ЭГА 2-48-12-6-4	155,8	3,84	18000	22,74	15,2	19,9
ЭГА 2-56-12-6-4	181,7	3,84	21000	22,74	17,6	19,9
ЭГА 2-76-12-6-4	246,6	3,84	28500	22,74	23,6	19,9
ЭГА 2-88-12-63	285,6	3,84	24750	17,28	27,2	19,9

Примечание. Расстояние между коронирующим и осадительным электродами .

6) Уточняем среднюю скорость газов в ЭФ:

7) По таблице 13 находим медианный диаметр частиц , а по таблице 11 - среднюю напряженность поля и коэффициент обратной короны . Затем определяем теоретическую скорость дрейфа:

8) Рассчитываем коэффициент вторичного уноса по формуле:



где - коэффициент высоты электрода;

- коэффициент, учитывающий тип электрода, принимается равным 1;

- коэффициент, учитывающий влияние режима встряхивания на унос; при непрерывном встряхивании ; при периодическом встряхивании для трехпольного ЭФ , а для четырехпольного

9) Находим параметр золоулавливания по выражению:

где - число полей, предварительно задается.

10) Уточняем степень улавливания золы по формуле:

где - степень проскока и эффективность улавливания золы для потока, движущегося между электродами;

- доля пылегазового потока, движущегося в ослабленном поле, и потока вне полей.

Для потока, движущегося в ослабленном поле ,



где - высота коронирующего электрода;

- высота осадительного электрода.

Величину определяем в зависимости от схемы бункерных перегородок (таблица 14).

где- коэффициент, отражающий влияние неравномерности газового потока, определяется из выражения:

- среднее по объему ЭФ значение отклонения квадрата скорости газов, находим из таблицы 15.

- степень проскока при равномерном поле, принимаем из рис.1.

Если степень улавливания зоны окажется меньше предварительно заданной, то необходимо выбрать другую схему бункерных перегородок (таблица 14).

11) Далее определяем режим встряхивания электродов, т.е. расчетные интервалы времени встряхивания по полям из выражения:

где - площадь осаждения поля;

- концентрация золы на входе в поле, ;

- степень очистки поля ЭФ;

- значение оптимальной пылеемкости, определяется в зависимости от УЭС по соотношению:

.

Значение берется из таблицы 13.

Таблица 13

Характеристики топлива и УЭС летучей золы

Месторож-дение топлива	Марка топ-лива	Вид мель-ницы	Медианный размер частиц , м	Средне- квадра-тичное откло-нение,
					температура, С
					50	100	150	200	250
Донецкое	Т	ММТ	23	2,56	9,7	10,6	11	10,5	9,9
Кузнецкое	СС	ШБМ	22	2,6	9,2	9,8	9,9	9,9	9,4
Березовское	Б	МВ	11,5	2,67	-	-	-	-	-
Экибастузское	СС	ШБМ	17	3,2	7,6	8,8	11,3	10,4	10,4

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Степень очистки поля ЭФ определяем из выражения

,

где степень проскока поля , - число полей по ходу газов.

Концентрация золы на входе в m-е поле определяется из соотношения

,

где - концентрация золы при входе в первое поле ЭФ.

Из таблицы 16 определяем расчетные интервалы времени встряхивания по полям.

12) Рассчитываем мощность электроагрегата на каждое поле по выражению

, мА

где - удельный ток, ;

- поверхность осадительных электродов, приходящихся на один агрегат. Удельные токи принимаются в пределах 0,2-0,35при сжигании каменного угля и 0,3-0,5 - при сжигании бурого угля.

Выбирается агрегат питания и определяется мощность агрегата питания на одно поле по формуле

,

где - амплитудное значение напряжения, кВ, принимается равным 80 кВ.

Затем находится мощность на все поля ЭФ

и определяются затраты потребляемой мощности на 1 м³ очищаемого газа по соотношению

,

Таблица 14

Доля потока через бункер ЭФ в зависимости от типа перегородок

Схема перегородок	Число полей
	3	4
	0,023	0,01
	0,022	0,009
	0,020	0,008
	0,002	0,001

Таблица 15

Входные и средние по объему электрофильтра значения отклонения квадрата скорости для диффузорного газораспределительного устройства

Количество решеток
		3 поля	4 поля
1 2	0,538 0,235	0,150 0,115	0,120 0,096

Таблица 16

Расчетные соотношения интервалов встряхивания

Номер поля	Степень очистки газов в электрофильтре,
	0,8	0,9	0,95	0,98	0,99
Трехпольный электрофильтр
1	1	1	1	1	1
2	1,7	2,1	2,7	3,7	4,6
3	2,9	4,6	7,4	13,6	21,5
Четырехпольный электрофильтр
1	1	1	1	1	1
2	1,5	1,8	2,1	2,7	3,2
3	2,2	3,2	4,5	7,1	10,0
4	3,3	5,6	9,6	18,8	31,6

Выбор типа золоуловителей производится в зависимости от объема очищаемого газа, требуемой степени очистки и компоновочных возможностей на основании технико-экономического сравнения вариантов установки ЗУ различных типов. В качестве ЗУ следует принимать: блоки циклонов ЦКТИ или НИИОГАЗ - при объеме дымовых газов от 6000 до 20000 м³/ч; батарейные циклоны - при объеме дымовых газов от 15000 до 150000 м³/ч; батарейные циклоны с рециркуляцией и электрофильтры - при объеме дымовых газов свыше 100000 м³/ч.

4. Расчет и выбор дымовой трубы и дымососа

4.1 Расчет дымовой трубы

Минимально допустимая высота дымовой трубы , при которой обеспечивается С_м=ПДК для нескольких дымовых труб одинаковой высоты при наличии фоновой загазованности от других источников вредности, рассчитывается по формуле:

,

где - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере, принимается для Казахстана равным 200;

- суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, для газообразных примесей , для пыли при степени улавливания более 90% - , менее 90% - ;

- общий объем дымовых газов на ТЭС, ;

- безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:

,

где параметр определяется как

,

где - диаметр устья дымовой трубы, м;

- скорость газов в устье трубы, м/с;

- число одинаковых дымовых труб;

- разность между температурой выбрасываемых газов и средней температурой воздуха, под которой понимается средняя температура самого жаркого месяца в 14.00 часов.

При выбросе сернистого ангидрида и оксида азота учитывается их совместное действие в атмосфере. В этом случае выброс приводится к выбросу по оксиду серы из выражения:

,

Диаметр устья дымовой трубы определяется по формуле

,

Скорость в устье дымовой трубы выбирается на основании технико-экономических расчетов и зависит от высоты трубы, указанной в таблице 17.

Таблица 17

Зависимость скорости газов от высоты трубы

Высота трубы , м	120	150	180	240	330
Скорость газов на выходе , м/с	15-25	20-30	25-35	30-40	35-45

Для обеспечения наилучшего рассеивания вредных примесей в атмосфере желательно иметь минимальное количество дымовых труб.

4.2 Выбор дымососа

Необходимая расчетная производительность дымососа определяется следующим образом:

, ,

где - действительный расход продуктов сгорания, определяемый по формуле:

, ,

где - расчетный расход топлива, кг/с или м³/с;

- объем продуктов сгорания за котлом, м³/кг (м³/м³);

- присос воздуха в газоходах, принимается по таблице 1;

- температура уходящих газов перед дымососом;

- коэффициент запаса по производительности, принимается по таблице 18;

- барометрическое давление, Па.

Таблица 18

Коэффициент запаса дымососа

Мощность парового или водогрейного котла, МВт	Коэффициент запаса
	по производительности	по напору
До 17,4	1,05	1,1
Более 17,4

методичка "Охрана окружающей среды при эксплуатации теплоэнергетического оборудования" скачать

Подобные документы

• Методы расчетов выбросов и сбросов вредных веществ

  Расчет массы продуктов сгорания: частиц золы и недотопа; окислов серы, азота и бензопропилена, выбрасываемых с продуктами сгорания, окиси углерода, триоксида серы и пентаоксида ванадия, высоты дымовой трубы с учетом ПДК. Выбор батарейного циклона.
  
  курсовая работа [139,8 K], добавлен 14.12.2010
  

• Природоохранные технологии на тепловой электростанции (ТЭС)

  Расчет валового выброса вредных веществ. Расчет высоты домовой трубы. Определение платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды. Расчет продуктов сгорания топлива. Разработка мероприятий по снижению вредных выбросов от ТЭС.
  
  реферат [60,1 K], добавлен 03.03.2011
  

• Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций

  Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках. Расчет суммарного расхода топлива и высоты дымовой трубы. Анализ зависимости концентрации вредных примесей от расстояния до источника выбросов.
  
  контрольная работа [196,9 K], добавлен 10.04.2011
  

• Определение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

  Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по результатам измерений на технологических участках и складе топлива. Определение категории опасности предприятия. Разработка плана-графика контроля за выбросами предприятием вредных веществ в атмосферу.
  
  реферат [122,6 K], добавлен 24.12.2014
  

• Рассеивание в атмосфере выбросов электростанций

  Дымовые трубы: понятие и внутреннее устройство, история разработок и развития, современные тенденции и использование. Методика расчета рассеивания вредных веществ и выбор оптимальной высоты дымовой трубы. Контроль состава и концентрации вредных веществ.
  
  лекция [835,6 K], добавлен 05.08.2013
  

• Расчет пылеуловительной установки

  Исходные данные для расчета высоты дымовой трубы для ТЭЦ. Расположение ТЭЦ, ее номинальная мощность, максимальная выработка теплоты, средний коэффициент улавливания электрофильтров. Определение расхода условного топлива и концентрации вредных веществ.
  
  практическая работа [94,7 K], добавлен 18.04.2010
  

• Защита окружающей среды при работе теплоэнергетических установок

  Определение выходов окислов серы, азота и золы. Расчет батарейного циклона и каплеуловителя с трубой Вентури. Определение оптимальных параметров дымового тракта. Подбор дымовой трубы для уменьшения концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
  
  контрольная работа [883,8 K], добавлен 17.01.2012
  

• Методики расчета количества загрязняющих веществ в дымовых газах котлов

  Нормирование вредных выбросов в атмосферу для котельных установок. Расчет концентраций вредных веществ в дымовых газах. Фоновые концентрации загрязняющих веществ. Мероприятия по снижению выбросов оксидов азота и серы. Мокроизвестняковый способ очистки.
  
  реферат [170,8 K], добавлен 30.09.2013
  

• Расчет выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами

  Методика расчета выбросов загрязняющих веществ от котлов теплоэлектростанций, при сжигании топлива в котлах, от машиностроительных металлообрабатывающих предприятий. Определение выбросов при производстве и хранении нефтепродуктов, при химчистке одежды.
  
  методичка [870,9 K], добавлен 09.01.2010
  

• Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу от котельной, работающей на природном газе

  Определение расхода природного газа в котельной. Расчет выбросов окиси углерода и диоксида азота. Исследование концентрации вредных веществ в отходящих газах. Алгоритм расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для холодных газов.
  
  контрольная работа [2,0 M], добавлен 14.03.2014
  

• Очитка выбросов токсичных компонентов от сжигания минерального сырья

  Расчет количества и состава продуктов сгорания топлива. Физико-химические основы очистки отработанных газов от токсичных компонентов. Расчет материального баланса по отработанным газам. Определение плат за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
  
  курсовая работа [385,2 K], добавлен 30.04.2012
  

• Определение выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива автотранспортом

  Расчет годового валового выброса вредных веществ от автотранспорта по территории города, его снижение при строительстве объездной дороги. Платежи за выбросы в атмосферный воздух. Расчет количества выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива.
  
  контрольная работа [44,5 K], добавлен 23.01.2015
  

• Тепловые машины и загрязнения окружающей среды

  Изучение принципа действия двигателя внутреннего сгорания. Характеристика процессов, происходящих в тепловом двигателе. Определение количества выхлопных газов и вредных выбросов в атмосферу. Исследование влияния на растительный, животный мир и человека.
  
  презентация [2,2 M], добавлен 20.05.2011
  

• Экология объекта

  Методы определения объемов воздуха и продуктов сгорания. Пример расчета количества выбросов, загрязняющих веществ с дымовыми газами малой мощности. Особенности фракционного анализа пыли. Расчёт выбросов оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива.
  
  курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.03.2010
  

• Охрана атмосферного воздуха и окружающей среды

  Нормативы и разрешение выбросов вредных веществ в атмосферный воздух. Санитарно-защитные зоны. Государственный учет вредных воздействий на атмосферный воздух. Очистка выбросов в атмосферу, угрожающих жизни людей. Безотходное и малоотходное производство.
  
  курсовая работа [39,6 K], добавлен 04.12.2010
  

• Проект установки для очистки выбросов в атмосферу, образующихся при сжигании топлива

  Производство как источник образования выбросов. Факторы, влияющие на выход загрязняющих веществ. Выбор и обоснование метода и схемы очистки выбросов, конструкции абсорбера. Расчёт основного и вспомогательного оборудования, контроль за работой установки.
  
  курсовая работа [135,1 K], добавлен 23.04.2012
  

• Проект нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу для котельной

  Характеристика технологического оборудования котельной как источника загрязнения атмосферы. Расчет параметров выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Использование критериев качества атмосферного воздуха при нормировании выбросов вредных веществ.
  
  курсовая работа [290,1 K], добавлен 18.02.2013
  

• Энергетические загрязнения

  Загрязнение атмосферы при испытании и эксплуатации энергетических установок. Влияние на характер вредных выбросов в атмосферу вида топлива. Атомные электростанции и экологические проблемы при их эксплуатации. Мероприятия по защите окружающей среды.
  
  реферат [28,4 K], добавлен 04.03.2010
  

• Тепловые выбросы в атмосферу и их влияние на окружающую среду

  Общая характеристика теплоэнергетики и её выбросов. Воздействие предприятий на атмосферу при использовании твердого, жидкого топлива. Экологические технологии сжигания топлива. Влияние на атмосферу использования природного газа. Охрана окружающей среды.
  
  контрольная работа [28,2 K], добавлен 06.11.2008
  

• Охрана окружающей среды

  Краткая характеристика физико-географических и климатических условий. Характеристики источников выброса загрязняющих веществ в атмосферу и обоснование данных о выбросах вредных веществ. Охрана поверхностных и подземных вод от загрязнения и истощения.
  
  курсовая работа [27,8 K], добавлен 18.01.2011
  

Другие документы, подобные "Охрана окружающей среды при эксплуатации теплоэнергетического оборудования"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам