У розпилюючих абсорберах міжфазна поверхня утворюється дрібними краплями шляхом дроблення, розпиляло рідини. У об'ємі апарату за допомогою форсунок створюються краплі, що контактують з газовим потоком.

У механічних абсорберах рідина розпилялася в результаті підведення ззовні механічній енергії, наприклад, обертання валків або спеціальних розпилювачів. Ці конструкції досить складні.

У поверхневих і розпилюючих абсорберах суцільною фазою є газ, а розподіленою - рідина. У барботажних абсорберах в суцільному потоці рідини розподіляється газ, що досягається на так званих тарілках. Режим, в якому працюють такі абсорбери, називають барботажним.

При створенні промислових систем очищення газів методами абсорбції необхідно розрізняти схеми з одно - і багатократним використанням абсорбенту. У останній схемі абсорбція поєднується з процесами десорбцій. Однократне використання абсорбенту характерне для процесів з низькою вартістю поглинача або коли після поглинання утворюється готовий (цільовий) продукт. Оскільки в газі, що очищається, міститься незначна кількість уловлюваного компонента, то здійснюється циркуляція абсорбенту, але без його регенерації.

Розрахунок процесів абсорбції грунтується на матеріальному балансі, з якого визначають витратні параметри по абсорбенту і розміри апаратів. Об'єм газу Gi, що очищається, відомий, відома також і початкова концентрація компонента, що поглинається, в газовому потоці yi і в абсорбенті, що подається на очищення, x1. Необхідно знати кінцеву концентрацію x2 абсорбенту, тобто міра насичення потоку абсорбенту L компонентом, що поглинається. Тоді кількість компонента Gk, що поглинається, визначають по формулі:

де у2 - концентрація компонента в газовому потоці, що відходить.

Загальне рівняння матеріального балансу має вигляд:

Кінцевий вміст компонента у2, що поглинається, в газовому потоці має бути погоджене з рівноважною концентрацією його в рідині, яку визначають по формулі:

де Хг* - рівноважна концентрація компонента в рідині, що відповідає його вмісту в газовій фазі у2; т - константа фазової рівноваги (константа Генрі).

Визначення ефективності реальних апаратів має бути засноване на кінетичних закономірностях процесів массопередачи, що можна записати через швидкість розчинення газу в рідині за час через поверхню контакту фаз F, м2:

Кожна з незалежних змінних (До - коефіцієнт массопередачи і А - рушійна сила процесу) залежить від багатьох параметрів (технологічних режимів, конструкцій апаратів) і може вимірюватися в різних одиницях. Широко застосовують вираження для коефіцієнта массопередачи Ks як відношення його до площі поверхні контакту фаз або до площі насадки, тарілки. Якщо при цьому рушійна сила виражена через дельта, кг/м3, то одиниця виміру Ks - м/с.

Коефіцієнт массопередачи відносять також до об'єму апарату, отримуючи об'ємний коефіцієнт массопередачи Кv, с-1 або ч-1

де а - питома поверхня контакту фаз.

Оскільки інтенсивність перенесення маси в газовій фазі (приватний коефіцієнт массоотдачи вг) і в рідкій (приватний коефіцієнт массоотдачи рж) різна, те значення г і ж визначають по різних залежностях, і їх співвідношення для різних процесів також різне. Тоді вираження загального коефіцієнта массопередачи через приватних має вигляд:

Співвідношення між 1/г і 1/mж дозволяє визначити долю опору в газовій і рідкій фазі залежно від т, залежною від абсорбенту, міри його насичення, температури і ін. Значення г і ж знаходять по експериментальних залежностях, що рекомендуються для певних конструкцій массообменних апаратів. В разі прямолінійної рівноважної залежності і постійності рг і pж по висоті абсорбера кількість переданої маси:

чи

Останнє вираження називають числом одиниць перенесення. По аналогії із записом коефіцієнтів массопередачи можна записати:

де Nг і Nж - число одиниць перенесення в газовій і рідкій фазах відповідно.

Число одиниць перенесення через об'ємні коефіцієнти массопередачи:

де Van - об'єм апарату; S - площа поперечного перетину; Н - висота апарату.

Тоді висота апарату:

причому G/(Kv) відповідає висоті апарату, для якого число одиниць перенесення дорівнює одиниці і називається висотою одиниці перенесення. Число одиниць перенесення N можна визначити графічно. Площа, обмежена кривою на такому графіку, відповідає загальному числу одиниць перенесення, а кут її нахилу дозволяє визначити константи b і k.

Істотним недоліком сорбційних методів очищення (абсорбції і адсорбційних) викидних газів є необхідність багатократної регенерації поглинаючих розчинів або часткової заміни твердого сорбенту, що значно ускладнює технологічну схему, збільшує капітальні вкладення і витрати на експлуатацію.

2.2 Комбіновані методи і апаратура очищення газів

Комбіновані методи і апаратура очищення газів є вельми економічними і найбільш високоефективними. Розглянемо конструкції апаратів і технологічну схему очищення на прикладі очищення запиленого повітря і газів скляного виробництва.

Для знепилювання процесів сушки, подрібнення, просіювання, змішування і транспортування сировинних матеріалів розроблений гідродинамічний пиловловлювач ГДП-м-коду (рис. 2.12) продуктивністю по повітрю, що очищається, від 3000 до 40000 м3/ч. Принцип роботи апарату заснований на барботажі запиленого повітря (газу) через шар піни, що утворюється на газорозподільних гратах. Грати при цьому занурені в пилесмачивающую рідину. Запилений газ поступає в підгратчастий простір і, витіснивши на грати частину води, утворює на ній шар високотурбулентної піни. Пройшовши через отвори, газ очищається від пилу у момент контакту з пилесмачивающей рідиною. Очищений газовий потік поступає у відцентровий каплевідділювач, а потім викидається в атмосферу. Пиловловлювач має наступні характеристики:

Продуктивність, м3/ч - 3000-40000;

Питоме навантаження по газу, м3/(м2ч) - 6500;

Гідравлічний опір. Па - 1400-1900;

Температура газів, що очищаються, °С - до 300;

Витрата води на очищення 1000 м3 газу, л - 15-50;

Настановний об'єм, м3 - 2,5;

Маса, кг - 120.

Апарат ГДП-м-коду максимальною ефективністю володіє на другому рівні очищення (після циклонів) газів від мелкодісперсной пилу.

Рис. 2.12 - Гідродинамічний пиловловлювач ГДП: 1 - вхідний патрубок; 2 - газорозподільні грати; 3 - корпус; 4 -краплевідокремлювач; 5 - вихідний патрубок; 6 - регулювальник подачі води; 7 - розвантажувальний пристрій

Рис. 2.13 - Схема очищення технологічних викидів: 1 - залізничний вагон; 2 - приймальний бункер; 3 - щічна дробарка; 4 - елеватор; 5 - сушильний барабан; би - дробарка; 7 - ситобурат; 8 - стрічковий конвеєр; 9 - відстійник; 10 - бункер сировини; 11 - ваги: 12 - змішувач шихти; 13 - бункер шихти; 14 - дюбель; 15 - циклон ЦН-15; 16- пиловловлювача ГДП

На рис. 2.13 показаний один з варіантів принципової схеми комплексного очищення технологічних викидів складених цехів (відділень дозувань-змішувачів). Уловлений циклоном пил повертається у витратний бункер відповідного сировинного матеріалу. Шлам, що утворюється при роботі мокрого пиловловлювача, відстоюється і висушується, після чого може використовуватися як добавка до шихти після відповідного коректування її складу. Освітлена вода з відстійника повертається для повторного використання в пиловловлювач.

Показники, що характеризують ефективність схеми очищення (вміст пилу в газах, що очищаються, знижується до нормованих меж), приведені в табл. 2.4.

Таблица 2.4 - Ефективність комбінованої схеми очищення

2.3 Опис прийнятої в проекті схеми газоочистки Придніпровської ТЕС

Представлені в розділі 1 матеріали показують, що найдоцільніше в умовах ПТЕС енергоблока 150 МВт застосувати систему газоочищення, що складається з відцентрового скрубера і труби Вентурі.

Золоуловлююча установка з трубою Вентурі, показана на малюнку 2.1 горизонтальної компоновки прямокутного перетину, включає трубу Вентурі і відцентровий скрубер. Труба Вентурі складається з конфузора, службовця для збільшення швидкості газу; горловини, в якій відбувається осадження часток пилу на краплях води; і дифузора, в якому відбувається коагуляція, а так само за рахунок зниження швидкості потоку відновлюється частина тиску, витраченого на створення високої швидкості газу в горловині.

Рис. 3.1 - Золоуловлююча установка з трубою Вентурі горизонтальної компоновки прямокутного перетину: 1 - труба Вентурі; 2 - відцентровий скрубер; 3 - технологічні гази; 4 - місце установки форсунок

При вертикальному положенні труби плівка зрощеної рідини надійніше покриває всю внутрішню поверхню апарату і тому установка менш чутлива до відкладень, які можуть виникати в разі уловлювання золи з терпкими властивостями. Іншою перевагою такої компоновки перед горизонтальною є можливість забезпечення кращого кріплення внутрішнього облицювання до металу, що так само підвищує експлуатаційну надійність установки. При вертикальному положенні труби Вентурі істотно менше зношується поверхня краплеуловлювача на ділянці зустрічі з нею потоку, що поступає через вхідний патрубок. Це пояснюється тим, що значна частина забруднених крапель і крупних часток золи сепарується з потоку на поворотній ділянці після труби Вентурі і поступає в краплеуловлювач у вигляді пульпи. Тому зменшується концентрація золи в потоці і, отже, зменшується абразивний знос поверхні краплеуловлювача. Хоча при цьому виникає абразивний знос поворотної ділянки під трубою Вентурі, проте, виконати його захист легко. Основним недоліком вертикального розміщення труби Вентурі в порівнянні з горизонтальним є підвищений за інших рівних умов гідравлічний опір установки, обумовлений наявністю додаткових поворотних ділянок як до, так і після труби Вентурі. У проекті приймаємо до установки те, що горизонтальне має в своєму розпорядженні труби Вентурі відносно краплеуловлювача .

Висока швидкість запиленого газового потоку в апараті обусловлює інтенсивний абразивний знос поверхні труби. Цей процес при уловлюванні золи палива Донецького АШ, на якому працюють котлоагрегати, ПТЕС посилюється із-за агресивних властивостей рідкого середовища в апараті. Для захисту металу труби Вентурі від зносу пропоную виконати внутрішнє футерування за допомогою кислототривкої плитки.

Робота скрубера Вентурі, прийнятої в проекті схеми газоочищення, заснована на дробленні води в турбулентному газовому потоці, захваті краплями води часток пилу, подальшій коагуляції і осадженні в краплеуловлювачі інерційного типу.

Процес золоуловлювання в золоуловлювачах заснований на принципі користування динамічного натиску технологічних газів, при якому швидкість газового потоку із зваженими в нім частками золи зростає з 20 до 150 м/с. Встановлена на осі труби чотири відцентрові форсунки подають в зону максимальної турбулентності технологічних газів розпорошений водяний потік. У конфузорі і горловині відбувається дроблення води газовим потоком великої швидкості на найдрібніші крапельки, швидкість переміщення яких менше швидкості переміщення часток золи. Різниця швидкостей руху часток золи і крапельок води, а також висока турбулентність потоку сприяють зіткненню часток золи з крапельками води і їх злипанню. Середній фракційний розмір крапель води більше середнього фракційного розміру часток золи, унаслідок чого води, що виходять з дифузора краплі, досить важкі, втрачають швидкість і добре уловлюються краплеуловлювачем.

При введенні рідини в газовий потік дроблення крупних крапель на дрібніші за рахунок енергії турбулентного потоку відбувається, коли зовнішні сили, що діють на краплю, долають сили поверхневого натягнення. При подачі зрощеної рідини в трубу Вентурі її початкова швидкість не значуща. За рахунок сил динамічного тиску газового потоку краплі одночасно з дробленням отримують значне прискорення і в кінці горловини набувають швидкості, близької до швидкості газового потоку. У дифузорі швидкості газового потоку і крапель падають, причому унаслідок сил інерції швидкість крапель підвищує швидкість газового потоку. Тому захват часток пилу краплями найінтенсивніше йде в кінці конфузора і в горловині, де швидкість газу відносно краплі особливо значуща і кінематична коагуляція протікає найефективніше. Перетин труби Вентурі необхідно вибрати прямокутне, оскільки в даній схемі витрата газу більше 10м3/с [4]. Після дифузора труби Вентурі димові гази поступають в краплеуловлювач. Завдяки тангенціальному підведенню газу створюється обертання газового потоку, унаслідок чого змочені і укрупнені частки пилу відкидаються на стінки краплеуловлювача.

По стінках краплеуловлювача безперервно стікає вода, утворюючи на них суцільну плівку, це організовано за допомогою форсунок встановлених у верхній частині краплеуловлювача.

Частки води, що попали в плівкове стікання, несуться в нижню частину краплеуловлювача і через гідрозасув віддаляються в шламові канали, які транспортують уловлений пил на золовідвали.

Очищені технологічні гази з краплеуловлювача поступають в збірний короб і далі за рахунок тяги димососа викидаються в атмосферу за допомогою димаря.

3. ОХОРОНА ПРАЦІ

3.1 Вибір і характеристика проектованої системи очищення технологічних газів

Придніпровська теплова електростанція по санітарній характеристиці СН-245-71 відноситься до підприємств третього класу, в зв'язку, з чим ширина її санітарно-захисної зони має бути не менше 300 метрів.

Система газоочистки блоків 150МВт ПТЕС відноситься до обслуговуваного устаткування котло-турбінного цеху №1. Система газоочистки примикає до котельного відділення і відокремлена від нього стіною, таким чином, вона розташована поза будівлею.

У зв'язку з тим, що темою дипломного проекту передбачена реконструкція системи очищення технологічних газів блоку 150 МВт котлотурбінного цеху №1 в умовах підприємства Придніпровської ТЕС, що діє, зміна класу шкідливості підприємства не відбувається, то вибір будівельного майданчика не виробляється і характеристика її не приводиться.

3.2 Основні шкідливі і небезпечні чинники котлотурбінного цеху №1

Шкідливі і небезпечні чинники, що виникають при обслуговуванні устаткування котлотурбінного цеху №1 обумовлені особливістю роботи такого вигляду підприємств і продукції, що відпускається.

Виробничий процес на ділянці КТЦ-1 по характеру праці відноситься до категорії II Би середньому тягарю з енерговитратами 201 - 250 ккал/ч (223 290 Вт) ГОСТ 12. 1. 005 - 88.

До основних шкідливих чинників відноситься надлишкове теплове випромінювання, що виділяється при роботі котлоагрегата ТП-90 паровиробництвом 500 т/ч, яке складає (220 ккал/ ) 921,8 Вт/ при допустимому 140 Вт/, згідно ГОСТ 12.1005-88, шум створюваний турбогенератором, котлоагрегатом і працюючим устаткуванням складає 92,8 дб при допустимому 80 дб згідно СН 3223-85.

Контакт обслуговуючого персоналу з цими чинниками, приводить до механічних пошкоджень тих, що працюють, а так само до погіршення жізненоважних функцій людини.

Нормативні значення параметрів мікроклімату згідно ГОСТ 12.1.005-88 і фактичні значення приведені в табл. 3.1.

Таблица 5.1 - Мікроклімат робочої зони

Фактичні значення концентрації шкідливих речовин присутніх в повітряному середовищі робочих місць, а так само їх гранично-допустимі концентрації згідно ГОСТ 12.1.005-88 приведені в табл.і 3.2.

Таблица 3.2 - Аналіз повітряного середовища

На ділянці КТЦ - 1 Придніпровською ТЕС має місце забруднення повітря оксидом вуглецю. При тривалому знаходженні що працює в середовищі з підвищеним вмістом оксиду вуглецю, останній витісняє кисень, що приводить до розладу дихання. Існують виділення сірчистого ангідриду, при попаданні його в організм спостерігається роздратування дихальних доріг і слизистої оболонки. Проведені виміри по наявності оксиду вуглецю і сірчистого ангідриду в КТЦ - 1 показали, що їх концентрація в зонах робочих місць персоналу не перевищує ГДК.

Пилоутворення пов'язане з транспортуванням твердого палива - вугілля, його подрібненням в кульових барабанних млинах і подачею у вигляді суміші вугільного пилу з повітрям до спалюючих пристроїв котельного агрегату. Вугільний пил потрапляє в повітря робочої зони через нещільність запалі дротів, з присосами повітря з відділення углеподачи, шнеків, бункерів пилу. Гранично допустима концентрація пороши 4,0 мг/м3 (ГОСТ 12.1.005-88). Пил, потрапляючи через верхні дихальні дороги, утрудняє дихальний процес, викликає ряд захворювань органів дихання, у тому числі і канцерогенних.

Існує небезпека поразки електричним струмом. Це пояснюється тим, що в КТЦ - 1 є велика кількість електричних приладів, електродвигунів, ланцюгів сигналізації і іншого устаткування: - що виробляє, розподіляє, передавального і споживаючого електричний струм. Крім того, тут має місце вироблення електроенергії високих параметрів. Крім того, тут має місце вироблення електроенергії високих параметрів. По вживаній напрузі в цеху приміщення відносяться до 1000 В, за умовами довкілля вологе, по небезпеці поразки електричним струмом приміщення цеху згідно ПУЕ відносяться до особливо небезпечним, оскільки воно характеризується наявністю наступних умов:

- струмопровідні підлоги (металеві перекриття, балки, залізобетонні конструкції);

- висока температура (робочі зони турбінного і котельного відділення, де температура досягає високих параметрів).

- можливість дотику до металевих корпусів електроустаткування.

Одним з шкідливих основних чинників є шум, джерелом якого є працююче устаткування котлотурбінного цеху. Фактичне значення рівня шуму 71 дб при нормі 65 дб згідно ГОСТ 12.1.003 - 83. Слід зазначити підвищене значення вібрації - 84 дб при допустимому значенні 75 дб згідно ГОСТ 12.1.012 - 78.

Дія шуму і вібрації, що перевищує допустимі норми, може викликати травму барабанної перетинки і необоротне настання глухоти, переродження слухової нервової тканини в сполучну, що призводить до зниження чутливості слуху до звуків високої частоти.

У зв'язку з тим, що обслуговуючий персонал енергоблока повинен вести постійне спостереження за технологічним процесом, в основному по приладах тих, що знаходяться на блоковому щиті управління (БЩУ), слід зазначити такий чинник як освітленість. Фактичне значення освітленості на БЩУ 150 лк, що нижче необхідного значення (норма 200 лк) згідно СНіП Ii-4-79.

3.3 Пожежна профілактика

Згідно СНіП 2.09.02-85 виробничий процес на ділянці газоочистки котельного відділення енергоблока по вибухонебезпеці відноситься до категорії “Г”, БЩУ до категорії “Д”. По вогнестійкості згідно СНіП 2.09.02-85 відносяться до другої міри вогнестійкості.

Пожежі на ділянці можуть виникнути в результаті:

- спалахи електроустаткування при їх несправності або короткому замиканні;

- спалахи паливно-мастильних матеріалів при попаданні в них іскр електричного або механічного походження, дії тепла від нагрітих предметів, самозагорання промасленого дрантя.

Вірогідність виникнення пожежі на ділянці газоочистки і БЩУ в проекті зменшена за допомогою вживання наступних заходів: системи управління електроустаткуванням оснащені автоматами максимального струмового захисту і плавкими запобіжниками, а також все електричне устаткування має заземлення; обмеження кількості паливно-мастильних матеріалів змінною потребою (останні ГСМ зберігаються на складах, спеціально обладнаних в протипожежному відношенні); ці ділянки оснащені дистанційним включенням системи пожежогасінні. Ключі, кнопки, пульти ручного і дистанційного управління системою пожежогасінні забарвлюється червоним кольором.

Для гасіння можливих пожеж на БЩУ передбачені первинні засоби пожежогасінні. Первинні засоби пожежогасінні розташовуються в освітлених досяжних місцях, але так, щоб не перекривати проходи. Розрахунок первинних засобів пожежогасінні приведений в табл. 3.3.

Таблица 3.3 - Перелік необхідних первинних засобів пожежогасінні для БЩУ

Для гасіння пожеж водою використовується пожежний водопровід, об'єднаний з виробничим. Встановлені пожежні крани з брезентовими рукавами і відведеннями.

Вірогідність поразки будівель блискавкою зменшена вживанням системи молнієзащити III категорії виконаною відповідно до СН 305-77. Система молнєєзащити виконана на базі димарів електростанції.

Основним завданням охорони праці є створення і контроль виробничих умов, при яких вплив шкідливих чинників тих, що надають негативна дія, як на організм трудящого, так і на умови, в яких виконується праця до мінімуму. Це завдання вирішується на початковому етапі введення в експлуатацію підприємства і контролюється спеціальними службами по охороні праці створеними саме з цією метою.

ВИСКОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ

Технологічні гази містять сірчисті і інші шкідливі домішки, що виключають їх використання як паливо або хімічну сировину без попереднього очищення, оскільки використовуваний в побуті і в технологічних процесах газ повинен містити мінімальну кількість кислих компонентів.

Захист довкілля від забруднень включає, з одного боку, спеціальні методи і устаткування для очищення газових і рідких середовищ, переробки відходів і шламів, вторинного використання теплоти і максимального зниження теплового забруднення. З іншого боку, для цього розробляють технологічні процеси і устаткування, що відповідають вимогам промислової екології, причому техніку захисту довкілля застосовують практично на всіх етапах технологій.

Для очищення газоподібних і газопилових викидів з метою їх знешкодження або витягання з них дорогих і дефіцитних компонентів застосовують різне очисне устаткування і відповідні технологічні прийоми.

В даний час методи очищення запилених газів класифікують на наступні групи:

I. «Сухі» механічні пиловловлювачі.

II. Пористі фільтри.

III. Електрофільтри.

IV. «Мокрі» пиловловлюючі апарати.

Таким чином до складу Придніпровської ТЕС входять: паливне господарство та система підготовки палива до спалювання; котельне обладнання - сукупність котла та допоміжного обладнання; установки водопідготовки та конденсато-очистки; система технічного водопостачання; система золошлаковидалення; електротехнічне господарство; система управління енергообладнанням.

Виконаний огляд методів очищення технологічніх газів теплових електростанцій показав, що в обмежених умовах ПДТЕС, найдоцільніше виконати реконструкцію існуючої газоочистки шляхом установки циклонів і пиловловлювачів різних типів. Таким чином це дозволить зробити процес газоочистки ефективнішим і економічно вигіднішим.

пилогазоочищення котлотурбінний цех апаратура

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Інструкція з експлуатації основного і додаткового устаткування котлотурбінного цеху №1, Прідніпровськ, 1971.

2. Старк, С.Б. Пиловловлювання і очищення газів в металургії, Москва, Металургія, 1977.

3. Кроп Л.І., Акбурт А. І., Золоуловлювачі з трубами Вентурі на теплових електростанціях, Москва, Енергія, 1977.

4. Розробка технічних рішень за системою золоуловлювання для котлоагрегата ТП - 90 Придніпровською ТЕС, Технічний опис, Южтехенерго, 1986.

5. Мануйлов П.Н., Автоматизація теплових процесів на електростанціях, Москва, Енергія, 1970.

6. Смірнов А.Д., Довідкова книжка енергетика, Москва, Енергия,1972.

7. Кисельов н.а., Котельні установки, Москва, Вища школа, 1975.

8. Алабовский А.Н., Константинов С.М., Недужий И.А., Теплотехніка, Вища школа, Київ, 1986.

9. Жабо В.В., Охорона навколишнього середовища, Москва, Енергоатомвидавниц.,1992.

10. Долин П.А., Довідник з техніки безпеки, Москва, Энергоиздат, 1987.

11. Правила пожежної безпеки для енергетичних підприємств, Москва, Енергоатомвидавниц.,1988.

12. Санітарні норми проектування промислових підприємств, СН 245-71, Москва, Будвидавниц.,1972.

13. Санітарні норми допустимих рівнів шуму на робочих місцях, СН № 3223-85, Москва, Минздрав, 1986. Введены с 1.01.89.

14. ГОСТ 12о1.012-78 ССБТ. Вібрація. Загальні вимоги безпеки, Москва, Видавництво стандартів, 1978. Введено з 1.01.80.

Размещено на Allbest.ru