Очистка окружающей среды от выбросов энергопредприятий

- положение и мощность приосевой  зоны обратных токов (размеры,  количество и температура регулирующих  в ней продуктов сгорания) определяют  интенсивность прогрева и термообработки  угольной пыли в факеле;

- интенсивность смешения ПВК  с воздухом, поступающем в горелку.

Соотношение этих двух групп параметров должно обеспечивать интенсивную газификацию  топливных частиц, опережающую достижение нижнего предела воспламенения  топливно-воздушной смеси.

Анализ известных к настоящему времени экспериментальных данных показывает, что во всех случаях сжигание высококонцентрированной аэросмеси в вихревых горелках связано с уменьшенным выходом оксидов азота (для схем под давлением и под разрежением). Снижение концентрации оксидов азота в дымовых газах при переходе на сжигание пыли высокой концентрации отмечается для различных котлов и различных видов топлива в пределах от 20 до 40 %. Наибольший эффект достигается в тех случаях, когда переход на сжигание ПВК сопровождается снижением величины оптимального избытка воздуха. Отмечается в ряде случаев отсутствие подобного эффекта для прямоточных горелок. По видимому, замедленное смесеобразование, в вихревых горелках с ПВК и в типовых прямоточных горелках (для которых выход оксидов азота на 20 — 25 % снижен по сравнению с типовыми вихревыми горелками) создает идентичные условия окисления азота в факеле, так что сочетание подачи ПВК и прямоточной аэродинамической структуры в одной горелке не создает дополнительного эффекта.

Как уже упоминалось выше, схема  сжигания ПВК широко используется в энергетике в двух основных модификациях - под разрежением (побудитель расхода транспортирующего воздуха - паровой эжектор,  устанавливаемый в концевом участке пылепровода) и под давлением (транспорт пыли к горелкам сжатым воздухом от специальной воздуходувки).

Для системы ТПВКр ввод в зону воспламенения высококонцентрированной  аэросмеси сопровождается одновременно подачей в активную зону факела значительного  количества водяных паров (до 1 - 1,5 % Дн). Однако наложения влияния этих двух факторов на выход оксидов азота явно не обнаруживается. По воздействию на выход оксидов азота системы ТПВКр и ТПВКд равнозначны.

Сброс холодного увлажненного сушильного агента (осуществляющего подачу пыли к горелкам до перехода на ПВК) в  топку помимо горелок через сбросные сопла над основными горелками обеспечивает повышение температуры факела, что важно для топок с жидким шлакоудалением.

Режим сжигания ПВК зависит во многом от скорости истечения высококонцентрированной  аэросмеси. С увеличением скорости аэросмеси условия смесеобразования на начальном участке факела ухудшаются, воспламенение начинается в зоне с минимальной концентрацией кислорода, выход и горение летучих происходит в полувосстановительной среде. При этих условиях окисление азота топлива затруднено.

 

 Система подачи пыли с высокой концентрацией

1 — вертикальный пылепровод; 2 —  дозатор-питатель УЛПП;                         3 — смеситель;           4 — пылепровод ПВК; 5 — горелка; 6 — вентиль;         7 — клапан; 8-импульсная линия;     9 — манометр высокого давления;        10 — расширительный бачок манометра;        11 — стеклянная уравнительная трубка.

Применение комбинаций первичных мероприятий

Для достижения нормы выбросов NO_x при сжигании топлив в топках котлов, как правило, применяют комбинации первичных методов. На газомазутных котлах (рис.) чаще всего используют следующие комбинации первичных мероприятий:

1) сочетание ступенчатого сжигания  топлив с рециркуляцией дымовых  газов;

Схема организации ступенчатого сжигания природного газа (мазута) в  сочетании с рециркуляцией дымовых газов на мощном котле СКД (ТГМП-314, ТГМП-344) с настенной компоновкой горелок

1 — горелки нижнего яруса; 2 — горелки верхнего яруса; 3 — подача дополнительного воздуха; КПВД и КПНД — конвективные пароперегреватели высокого и низкого давления; ВЭ — водяной экономайзер.

 

 

2) установку полуподовых горелок  в сочетании со ступенчатым  сжиганием и с рециркуляцией  дымовых газов и др.

На рисунке представлена схема  организации ступенчатого сжигания природного газа и мазута в сочетании  с рециркуляцией дымовых газов на мощном котле СКД (ТГМП-314, ТГМП-344) с настенной компоновкой горелок. Газы на рециркуляцию забираются ДРГ из газохода за водяным экономайзером и смешиваются с горячим воздухом в коробе после РВП перед горелками.

В настоящее время для снижения выбросов NO_x, при сжигании твердого топлива используются комбинации следующих первичных мероприятий: использование специальных горелок, ступенчатая подача воздуха и топлива, рециркуляция дымовых газов, предварительный подогрев угольной пыли, подача пыли высокой концентрации и др. С их помощью на российских ТЭС уже достигнута концентрация NO_x 450 - 550 мг/м³ с котлами, сжигающими каменные угли и концентрация 300 - 350 мг/м³ с котлами, сжигающими бурые угли.

 

СНИЖЕНИЕ ВЫБРОСОВ ЗОЛЫ

Объем выброса золовых частиц из топок котлов для твердого топлива существенно зависит от типа топочного устройства.

Наибольшие выбросы летучей  золы имеют место при пылеугольных камерных топках с твердым гранулированным  шлакоудалением (при «холодной» воронке), при пылеприготовлении в шаровых барабанных тихоходных мельницах, где обеспечивается тонкий помол углей, или при пылеприготовлении в валковых и шаровых среднеходных мельницах. Немного меньше выброс летучей золы из топок при молотковых быстроходных мельницах или мельницах-вентиляторах, где происходит более грубый помол угля.

При жидком шлакоудалении выбросы  летучей золы из топки в конвективную шахту и далее в дымовые  трубы существенно меньше, чем  при твердом шлакоудалении, поскольку  в этом случае часть золы расплавляется в топке и оседает в шлаковую ванну.

Доля выноса твердых частиц из пылеугольных топок в зависимости от их типа может быть оценена коэффициентом  уноса α_ун твердых частиц с

дымовыми газами: 

Тип топки                                                                                              α_ун

Камерная с твердым шлакоудалением....................                               0,95

Открытая с жидким шлакоудалением....................                       0,7—0,85

Полуоткрытая с жидким шлакоудалением................                     0,6—0,8

Двухкамерная...............................................................                     0,5—0,6

С вертикальными предтопками...................................                    0,2—0,4

С горизонтальными циклонными предтопками...........                0,1—0,15

При слоевом сжигании твердого топлива  на механических цепных решетках с  различными типами подвижных колосников и при других многочисленных типах  слоевых механических топок, применявшихся  много лет назад на котлах с твердым топливом малой производительности, выброс летучей золы из топок был относительно невелик. В топках с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), получающих в настоящее время в мировой энергетике все большее применение в связи с проблемами экологии, выброс золовых частиц в атмосферу в некоторых случаях не меньше, чем в пылеугольных топках традиционной конструкции, из-за добавки в слой известняка.

ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ  ВОД

 

Механическая очистка производственных сточных вод от твердых частиц и маслопродуктов осуществляется отстаиванием, обработкой в гидроциклонах, флотацией и фильтрованием.

Отстаивание основано на закономерностях всплывания маслопродук-тов  в воде по тем же законам, что и  осаждение твердых частиц. При  этом мо-жет иметь место свободное осаждение неслипающихся частиц, сохранивших свои формы и размеры, и осаждения частиц, склонных к коагулированию и изменяющих при этом свою форму и размеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически сохраняются при объемной концентрации осаждающихся частиц до 1%, что соответствует их массовой концентрации не более 2,6 кг/м³.

Очистку сточных вод  отстаиванием осуществляют в песколовках  и от-стойниках. Песколовки применяют  для выделения частиц песка, окалины  и т.д. В зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на горизонтальные с прямолинейным и круговым движением воды, верти-кальные и аэрируемые песколовки.

В горизонтальных песколовках  с прямолинейным движением сточной  воды, твердые частицы скапливаются в шламосборнике  на дне песколовки, а очищенная сточная вода направляется для дальнейшей обработки. Удаление осадка из песколовок осуществляет, как правило, ежесуточно.

Для разделения твердых  частиц по фракционному составу или  по плотности применяют аэрируемые песколовки. Крупные фракции осаждают-ся как и в горизонтальных песколовках. Мелкие же частицы, обволакиваясь пузырьками воздуха, всплывают наверх и с  помощью скребковых механиз-мов удаляются с поверхности.

Отстойники являются основным сооружением механической очистки сточных вод, используются для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных веществ. В зависимости от направления движения потока воды отстойники подразделяют на горизонтальные, вертикальные и радиаль-ные.

Эффективность осаждения взвешенных частиц (Э) в отстойниках (эффективность отстаивания) вычисляют по зависимости (в %)

 

Э = (С₁ – С₂) ∙ 100 / С₁

 

где С₁;  С₂ концентрация взвешенных частиц до и после отстаивания соответственно.

В большинстве случаев  эффективность  составляет 40 – 60 % при про-должительности отстаивания 1-1,5 часа.

Горизонтальные  отстойники применяют при расходах сточных вод более 15000 м³/сут. Глубина отстойников H достигает 1,5 – 4м, отношение длины к глубине 8 – 12 (до 20). Ширина отстойника зависит от способа удаления осадка и обычно находится в пределах 6 – 9 м. Применяются также отстойники, оборудованные скребковыми механизмами тележечного или ленточного типа (рис.12), сдвигающими выпавший осадок в приямок. Объем приямка равен двухсуточному (не более) количеству выпавшего осадка. Из приямка осадки удаляют насосами, гидроэлеваторами, грейфе-рами или под гидростатическим давлением. Угол наклона стенок приямка принимают равным 50 – 60^°.

Днище отстойника имеет  уклон к приямку не менее 0,005. Длину отстойника вычисляют по зависимости

 

L= uH / k w₀

 

где и – скорость движения воды, в проточной части отстойника, прини-мают равной 5–10 мм/с; k – коэффициент объемного использования, рав-ный 0,5.

 

Рис.12. Горизонтальный отстойник: 1– водоподводящий лоток; 2 – привод скребкового механизма; 3 – скребковый механизм; 4 – водоотводящий лоток; 5 – отвод осадка.

Горизонтальные  нефтеловушки представляют собой отстойник, раз-деленный вертикальными стенками на секции. Сточная вода поступает в каждую секцию. Всплывающая нефть скребковым механизмом передви-гается к щелевым поворотным трубам и отводится из нефтеловушек. Осадок твердых частиц сгребается в приямок, из которого удаляется гидроэле-ватором.

При расчете горизонтальных нефтеловушек принимают: число сек-ций не менее двух, ширина секций 2 – 3 м, глубина слоя воды 1,2–1,5 м, производительность 45 л/с. При больших расходах сточной воды ширину секции принимают равной 6 м и высоту слоя воды 2 м. Длину отстойной части вычисляют по формуле

      

                                                     L = ahu/w₀

 

где а – коэффициент, учитывающий турбулентность потока воды; при u/w₀ = 15 величина а = 1,65, при u/w₀ = l0 величина а = 1,5; h – глубина слоя воды.

 

Многоярусные (тонкослойные) нефтеловушки имеют меньшие габа-риты и более экономичны (рис 13), чем горизонтальные. При расчете этих нефтеловушек принимают число секций не менее двух; ширину секций равной 2 – 3 м и глубину слоя отстаиваемой воды 2,5 – 5 м.

 

 

Рис.13. Многоярусная нефтеловушка: 1 – подвод воды; 2 – водораспредели-тельная труба; 3 – нефтесборные трубы; 4 – полочный блок; 5 – скребковый транспортер; 6 – отвод воды; 7 – гидроэлеватор; 8 – отвод осадка.

 

Воду подают в каждую секцию отдельно; гидравлическая круп-ность частиц нефти w₀ = 0,15 мм/с; толщина слоя всплывших нефтепро-дуктов 0,1 м; остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л; расстояние между полками h_п = 50 мм; угол наклона полок 45^°; шири-на полочного блока 0,65 – 0,75 м; высота полочного блока 1,5 – 1,6 м. Продолжительность пребывания воды в полочном пространстве τ^'= h_п/w₀. Длина полочного пространства L = l,3uτ^'.

Общая длина нефтеловушки на 5 – 6 м больше длины полочного про-странства. Потери напора 0,5 – 0,6 м.

Радиальные  отстойники применяют при расходах сточных вод более 20 тыс. м³/сут. Эти отстойники по сравнению с горизонтальными имеют некоторые преимущества: простота и надежность эксплуатации, эко-номичность, возможность строительства сооружений большой производи-тельности. Недостаток – наличие подвижной фермы со скребками.

Известны радиальные отстойники трех конструктивных модификаций – с центральным впуском, с периферийным впуском и с вращающимися сборно-распределительными устройствами. Наибольшее распространение получили отстойники с центральным впуском жидкости (рис.14).

 

 

Рис.14. Радиальный отстойник: 1 – труба для подачи воды; 2 – скребки; 3 – распределительная чаша; 4 – водослив; 5 – отвод осадка.

 

Первичные радиальные отстойники оборудованы илоскребками, сдвигающими выпавший осадок к приямку, расположенному в центре. Из приямка осадок удаляется насосом или под действием гидровлического давления