Проектирование технологической линии газоочистки МСЗ №4 "Руднево"
Характеристика дымовых газов МСЗ. Технология процесса мусоросжигания на примере МСЗ №4. Компоновка оборудования отделения газоочистки. Расчет циклонов, материальные и тепловые расчеты, выбор схемы пылевыгрузки. Экологический анализ работы установки.
| Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.06.2010 |
| Размер файла | 17,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
186
Содержание
1. Введение
2. Характеристика дымовых газов МСЗ
3. Технология процесса мусоросжигания на примере МСЗ №4
4. Компоновка оборудования отделения газоочистки
4.1 Общие положения
4.2 Циклоны
4.3 Транспортировка золы кола и летучей золы
4.4 Дозировка адсорбента
4.5 Рукавный фильтр
4.6 Подогрев фильтра
4.7 Дымосос
4.8 Измерение эмиссии
5. Материальные и тепловые расчеты
5.1 Материальный баланс процесса подготовки ТБО перед сжиганием
5.1.1 Отбор крупногабаритного мусора
5.1.2 Расчет основных физико-химических характеристик ТБО
5.1.3 Материальный и тепловой балансы печи при сжигании ТБО после подготовительного отделения с ручной сортировкой
6. Циклоны
6.1 Назначение
6.2. Технические характеристики аппарата
6.3 Технологический расчет
6.3.1 Исходные данные
6.3.2 Расчетная часть
6.4 Оптимизация решений по сухому отводу пыли из газоочистных аппаратов
6.5 Выбор схемы пылевыгрузки
6.6 Прочностные расчеты
6.6.1 Расчет прямоугольных наружных фланцев
6.6.2 Расчет опор
7. Распылительный абсорбер
7.1 Назначение
7.2 Технологический расчет
7.3 Материальный и тепловой балансы
7.3.1 Материальный баланс
7.3.2 Тепловой баланс
7.4 Расчет центробежного механизма
7.5 Расчет высоты распылительного абсорбера
7.6 Прочностные расчеты
7.6.1 Расчет обечаек
7.6.2 Расчет круглых наружных плоских фланцев
7.6.3 Расчет прямоугольных наружных фланцев
7.6.4 Расчет укрепления отверстий под штуцер в конической обечайке
7.6.5 Расчет опор
8. Рукавный фильтр
8.1. Назначение
8.2. Технологический расчет
8.3 Расчет производительности и типоразмера рукавного фильтра
8.4 Расчет эффективности работы рукавного фильтра
8.5 Тепловые расчеты
8.6 Прочностные расчеты
8.6.1 Расчет укрепляющих ребер
8.6.2 Расчет фланцев, соединяющих газоход из трубы Вентури и рукавный фильтр
8.6.3 Расчет укрепления отверстия при входе газохода в рукавный фильтр
9. Экологический анализ работы установки очистки дымовых газов
9.1 Проведение расчетов и определение ПДВ
9.2 Уточнение размеров санитарно-защитной зоны. Исследование изменения содержания веществ в дымовых газах до очистки и после
10. Список используемой литературы
1. Введение
Сложившаяся в настоящее время в большинстве крупных городов мира экологическая ситуация ведет к реальному возникновению на территории города и вблизи него необратимых процессов деградации природной среды и представляет реальную угрозу здоровью городского населения. [28]
Задачи охраны окружающей среды состоят не в том, чтобы остановить прогресс, а в том, чтобы планировать производственную деятельность с учетом природных, технических, экономических, социальных и других ограничений. Решение задач охраны природы в такой постановке реализует модель «устойчивого развития». Россия относится к странам с высоким уровнем урбанизации. В 164 городах с населением свыше 100 тысяч человек проживает свыше 60% городского населения и более 45% всего населения страны. В настоящее время в Российской Федерации экологическая обстановка в крупных городах сохраняется напряженной.
Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные, а порой и просто «стихийные», свалки являются серьезными загрязнителями поверхностных и грунтовых вод. В результате миграции с территорий действующих и рекльтивированных полигонов (свалок) химических веществ, содержащихся в фильтрате ТБО (твердые бытовые отходы), в поверхностные и грунтовые воды происходит загрязнение почвы и водоисточников.
Создание нормальных условий жизни людей в городе - первоочередная задача коммунальных служб, занятых санитарной очисткой и уборкой городских территорий. В мировой практике известно более 20 методов обезвреживания и утилизации ТБО по конечной цели делятся на ликвидационные (решающие, в основном, санитарно-гигиенические задачи) и утилизационные (решающие и задачи экономики - использование вторичных ресурсов); по технологическому принципу - на биологические, термически, химические, механические, смешанные. Большинство этих методов не нашли сколько-нибудь значительно распространение в связи с их технологической сложностью и сравнительно высокой себестоимостью переработки ТБО. [29]
Наибольшее практическое распространение в мировой и отечественной практике получили следующие методы экономически и экологически наиболее оправданные методы:
· Складирование на полигоне,
· Термическое обезвреживание,
· Аэробное биотермическое компостирование,
· Комплексная технология сортировки, компостирования и сжигания (или пиролиза) различных фракций ТБО.
Мусоросжигание - это наиболее сложный и «высокотехнологичный» вариант обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО). Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы (как магнитные, так и немагнитные) и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комплексной программы утилизации.
Термические технологии переработки ТБО позволяют гарантированно обезвреживать бактериальную микрофлору отходов. Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления. Практически все мусоросжигательные заводы оснащены оборудованием для утилизации тепла. Главной проблемой мусоросжигательных заводов является необходимость очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей.
В мировой и отечественной практике используют различные методы термического обезвреживания и утилизации ТБО.
Для так называемых установок массового сжигания (производительностью от 100 до 3000 тонн в сутки) капитальные затраты в США колеблются от 80 до 100 тыс. долларов на единицу мощности (тонна сжигаемых отходов в день). В эту цену не входит цена устройств подготовки отходов. Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в виду, что время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ в США, в среднем занимает 5-8 лет. С удорожанием цен на энергоресурсы затраты на получение 1 кВт при сжигании топлива стремительно растут, поэтому предполагается использовать ТБО, как альтернативный вид топлива.
Функционирование МСЗ, эксплуатирующий охарактеризованные выше технологии и по своему существу представляющих собой предприятия природоохранного профиля, сопровождается различного уровня негативным воздействием на биосферу. Это воздействие в наибольшей степени связано с дымовыми газами и твердыми продуктами термической переработки ТБО. Ниже освещен круг наиболее важных сведений, касающихся такого воздействия, и мероприятий, связанных с его минимизацией и упразднением.
Основной трудностью развития этой отрасли является её сложность, отсутствие отечественных аналогов некоторого оборудования. Целью моего дипломного проекта является на примере технологической линии газоочистки МСЗ №4 «Руднево» показать теоретическую возможность отечественного аналога, а так же его экономическую целесообразность.
2. Характеристика дымовых газов МСЗ
В составе дымовых газов МСЗ, помимо названных выше взвешенных веществ и оксидов, могут присутствовать при наличии в сжигаемом ТБО хлор- и фтор- содержащих компонентов (в частности, в массе некоторых пластмассовых отходов) хлорид водорода HCl и фторид водорода HF. Наряду с этим, отходящие газы МСЗ отличаются от дымовых газов энергетических установок, работающих на природном топливе, высоким (от 10 до 20%) содержанием водяных паров, что обусловлено значительной влажностью ТБО. [26]
Среди загрязняющих дымовые газы МСЗ веществ могут присутствовать также полихлоридибензодиоксины (ПХДД) и полихлоридибензофураны (ПХДФ). Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха на уровне дыхания человека выбросами вредных веществ промышленных предприятий и котельных в нашей стране определяют по величине концентрации вредности (загрязнения) при неблагоприятных метеорологических условиях, значение которого не должно превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации.
В странах ЕЭС с 1989 года введены весьма жесткие нормы (таблица №1) содержания вредных веществ в дымовых газах МСЗ (после газоочистных устройств).
Таблица №2.1. Регламентируемые содержания вредных примесей в выбрасываемых в атмосферу дымовых газах мусоросжигательных заводах стран ЕЭС
|
Компонент |
Регламентируемое содержание, мг/нм? |
|
|
Пыль |
30.0 |
|
|
Диоксид серы |
100.0 |
|
|
Оксид углерода |
50.0 |
|
|
Оксиды азота |
300.0 |
|
|
Хлорид водорода |
10.0 |
|
|
Фторид водорода |
1.0 |
|
|
Тяжелые металлы: Кадмий (Cd) и Таллий (Tl) |
0.1 |
|
|
Ртуть |
0.1 |
|
|
Сумма тяжелых металлов: Сурьма(Sb), Мышьяк(As), Свинец (Pb), Хром(Cr), Кобальт(Co), Медь(Cu), Магний(Mg), Никель(Ni), Ванадий(V), Олово(Sn) и их соединения |
1.0 |
Результаты прямых аналитических определений свидетельствует, что содержание вредных веществ в выбросах из дымовых труб МСЗ (при отсутствии газоочистного оборудования) превышает охарактеризованные выше нормативы в 3-200 раз в зависимости от состава сжигаемых отходов, конструкции печи и режима ее работы. Дымовые газы отечественных МСЗ содержит от 1500 до 5000 мг/нм? взвешенных частиц.
Примерно такова же концентрация взвешенных в дымовых газах МСЗ и других стран. Например, в США она составляет 2000-5555, в Германии - 1000-12000, в Японии - 1600-4500 мг/м?.
Имеющие место в практике газоочистки концентрации загрязняющих компонентов в выбрасываемых в атмосферу отходящих газов МСЗ характеризуются данными таблицы №2.
Таблица №2.2. Содержание (в мг/м?) токсичных примесей в очищенных в электрофильтрах дымовых газах МСЗ.
|
Компонент |
Содержание |
|
|
Летучая зола (нетоксичная пыль) |
120-220 |
|
|
SO2 |
30-180 |
|
|
NO2 |
10-160 |
|
|
CO |
140-250 |
|
|
HCl |
10-210 |
|
|
HF |
0,07-3,0 |
|
|
Формальдегид |
0,0007-0,001 |
|
|
Хлорорганика |
100-120 |
|
|
Сложные эфиры (бутилацетат) |
1,9-6,4 |
|
|
Сумма карбоновых кислот |
25-49 |
|
|
Спирты (бутиловый спирт) |
11,3-24,8 |
|
|
Ацетон |
0,87-1,85 |
|
|
Смолистые соединения |
5-0 |
Необходимо отметить, что МСЗ не являются крупными (по сравнению с предприятиями теплоэнергетики, функционирующими на твердом и жидком топливе) источниками загрязнения атмосферного воздуха оксидами серы из-за сравнительно малого ее содержания в ТБО - 0,05-0,3% от общей массы (содержание серы в мазутах, сланцах и подмосковных углях составляет соответственно 0,5-5, 3-4 и 2,5-4%). Кроме того, при сжигании ТБО часть ее переходит в сульфаты, остающиеся в шлаке.
Содержание оксидов азота в дымовых газах МСЗ определяется температурой в топках соответствующих агрегатов, обычно находящейся в интервале 850-1000?С, в то время, как интенсивное образование оксидов азота имеет место при температурах выше 1100?С.
Среди других газообразных токсикантов дымовых газов МСЗ следует отметить альдегиды и органические кислоты, образующиеся при неполном окислении пищевых отходов, жиров, масел и некоторых других компонентов ТБО.
Кроме того, следует иметь в виду возможность поступления в окружающую вреду при сжигании ТБО канцерогенных веществ. Наиболее известными в настоящее время бластомогенными углеводородами являются бенз(а)-пирен, бенз(е)-пирен, бенз(а)-антрацен, керонен, фенантрен и пирен.
Однако с учетом улавливания современными пылеулавливающими устройствами до 99; летучей золы, сорбирующей названные канцерогены, а также ее рассеивание через дымовые трубы, концентрация этих веществ в приземном слое воздуха оказывается существенно меньше величин действующих ПДК.
Кроме указанных загрязняющих веществ, в дымовых газах МСЗ присутствует аммиак, озон и некоторые другие вредные вещества, но их количество крайне незначительно.
Сложной проблемой при сжигании ТБО является образование диоксинов и фуранов.
Органическая химия насчитывает 75 соединений класса ПХДД и 135 соединений ПХДФ. Эти соединения можно встретить во многих искусственно полученных продуктов, таких, как средства защиты растений (пестициды, гербициды), а также в минимальных количествах в изделиях, технология которых способствует образованию ПХДД и ПХДФ.
ПХДД при нормальных условиях представляет собой твердое вещество с молекулярной массой 321,8, имеющие температуру плавления 303-305?С и растворимость в воде 0,2 мкг/л. Она устойчиво в процессах оксидации и редукции, инертно к кислотам и щелочам, является стабильным до определенного уровня температур. При температуре 600?С начинает разлагаться, а при выдержке более 3 секунд при температуре свыше 1000?С полностью распадаются.
Источником образования диоксинов являются химические процессы сжигания и термообработки сырья, содержащего хлорированные углеводороды, реализуемые на электростанциях, сжигающих бурый уголь, каменный уголь и мазут, мусоросжигательных заводах, установках огневого обезвреживания ряда промышленных и специфичных отходов, а также работающие бензиновые и дизельные двигатели, процессы жарения и копчения, сжигания древесины, топливных брикетов, кокса, масел, различные виды пожаров. Включая возгорания электрических трансформаторов, заполненных маслами, содержащими полихлорированные бифенилы. Кроме того, доказано, что смет на улицах крупных городов содержит диоксины.
Необходимо отметить, что обнаружение диоксинов весьма затруднено, так как обычно речь идет об их количествах, измеряемых нано- и пикограммами на единицу массы или объема. Например, содержание (в пг/г) 2,3,7,8-ПХДД составляет в саже выхлопных газов бензиновых двигателей - 1-4, в саже дымовых отопительных печей - 1-100, в пепле сигарет - 1, в смете городских улиц - 6-50.
ТБО содержит как диоксины (например, в составе отработанных масел и некоторых других веществ), так и вещества, из которых могут образовываться диоксины при охлаждении дымовых газов после сжигания отходов. Такими веществами являются, в частности, ПВХ, уголь, древесина, NaCl, HCl.
Образующийся при сжигании ТБО шлак вследствие избытка воздуха и быстрого охлаждения не содержит диоксинов. Охлаждаемые же дымовые газы уже при температуре 450?С содержат диоксины, фиксируемые золой-уносом. Кроме того, зола-унос содержит тяжелые металлы. В этой связи улавливаемую из отходящих газов МСЗ золу необходимо складировать в отвалах, защищенных от воздействий влаги и ветра, или подвергать специальной обработке (переводя, в частности, в связанную и нерастворимую форму, например, путем остекловывания).
Чем совершеннее организован процесс сжигания в топке, тем меньше запыленность уходящих дымовых газов и мельче взвешенные в них частицы.
Таблица №2.3. Химический состав золы отечественных МСЗ.
|
Компонент |
Содержание, % по массе |
|
|
Диоксид кремния, SiO2 |
30-40 |
|
|
Оксид алюминия, Al2O3 |
15-20 |
|
|
Оксид железа, Fe2O3 |
7-30 |
|
|
Оксид кальция, CaO |
8-18 |
|
|
Оксид магния, MgO |
1-3 |
|
|
Серный ангидрид, SO3 |
3-7 |
|
|
Оксид калия, K2O |
2-4 |
|
|
Оксид натрия, Na2O |
0.5-1.5 |
|
|
Диоксид титана, TiO2 |
1-1.5 |
3. Технология процесса мусоросжигания на примере МСЗ №4
Мусоросжигательный завод №4 является коммунально-экологическим производством по переработке и термическому обезвреживанию (сжиганию) твердых бытовых отходов жизнедеятельности населения города Москвы и коммерческих отходов торгового и гостиничного сектора города Москвы. [19]
Завод расположен в производственной зоне «Руднево» и включает в себя комплекс различных основных и вспомогательных производств, взаимосвязанных по технологической схеме.
Проектная мощность завода составляет:
ь По переработке отходов 275 тыс. тонн за год,
ь По термическому обезвреживанию 235 тыс. тонн за год.
В процессе переработки отходов из них для последующей утилизации осуществляется отбор наиболее ценных компонентов:
ь картона и бумаги,
ь тканевых материалов,
ь стекла,
ь черных металлов,
а также хлорсодержащих пластмасс, исключение которых из процесса сжигания позволяет значительно снизить нагрузки на газоочистное оборудование.
В результате эксплуатации мусоросжигательного завода №4 ГУП «Экотехпром» в промзоне «Руднево» образуются отходы в виде смеси котла-утилизатора (52,6%), циклонов (26,4%), абсорбера (4,6%), а также летучей золы (золы уноса) или золы рукавного фильтра (16,4%).
Зола как вторичный токсичный отход, относящийся к 3 классу (смесь золы котла-утилизатора, циклонов, абсорбера и золы рукавного фильтра) опасности, подлежит вывозу на полигоны захоронения отходов с соблюдением соответствующих требований безопасности.
Завод построен с использованием современных и отработанных зарубежных и отечественных технологий в области термического обезвреживания отходов и утилизации образующейся теплоэнергии. Технологическое оборудование для сжигания отходов и очистки дымовых газов полностью изготовлено в Германии. Оборудование для утилизации вырабатываемого пара, производства электрической и тепловой энергии, а также все вспомогательное оборудование произведено в РФ.
На заводе установлены три технологические линии по сжиганию отходов с производительностью по 13,5 тонн/час каждая. Сжигание предварительно подготовленных отходов производится в печах с вихревым кипящим слоем инертного материала.
Сжигание бытовых отходов с вихревым кипящим слоем позволяет:
- исключить механические устройства в зоне сжигания отходов;
- обезвреживать отходы в широком диапазоне изменения их влажности и зольность;
- достигать высокие удельные тепловые нагрузки при равномерном распределении температур в кипящем слое;
- обеспечивать пониженное содержание оксидов азота в дымовых газах.
Технологическим регламентом завода предусматриваются следующие операции:
· прием ТБО;
· подготовка ТБО;
· термическая обработка ТБО;
· газоочистка;
· утилизация тепла;
· подготовка и подача аддитивов;
· переработка образующихся твердых остатков (шлака, золы).
Схема технологического процесса представлена в приложении №1.
Прием ТБО.
Поступающие на завод отходы взвешиваются на участке подвоза (2 линии с производительностью 25 машин в час). Основная нагрузка на весовую приходится на промежуток времени 8:30-13:30 (первый рейс мусоровозов). В весовой установлены приборы для контроля радиоактивности. Для обеспечения равномерной разгрузки мусоровозного транспорта в приемном отделение предусмотрено 8 постов разгрузки. Мусоровоз выгружается непосредственно на ленту питателя (4 поста) участка подготовки ТБО, либо в промежуточный бункер объемом 1000 м? (4 поста), и краном подаются в четыре приемные воронки системы подготовки ТБО.
Подготовка ТБО.
Участок подготовки ТБО состоит из 4 линий производительностью 25 т ТБО/ч каждая. Работа осуществляется в одну смену (12 часов, 305 суток в году).
ТБО принимается на ленту питателя типа 2-24-90Б электростальского завода тяжелого машиностроения (ширина ленты - 2,4 м, длина - 9 м, угол наклона - 150, скорость ленты 0,06-0,17 м/с) укомплектованного поперечной балкой, регулирующей выходящий слой. Над лентой питателя размещены 2 крана грузоподъемностью 5 тонн для обслуживания питателя и извлечения с ленты крупногабаритных (более 1 м) предметов. Крупногабаритные предметы складируются в бункеры и вывозятся.
С питателя ТБО поступает на наклонный ленточный конвейер. На наклонной конвейерной ленте (ширина - 1600 мм, скорость, регулируемая около 0,2 м/с) поступающие на завод ТБО (250 тыс. тонн в год) проходят стадию ручной сортировки. Толщина слоя отходов на ленте транспортера составляет 100 - 400 мм, что не позволяет обеспечить высокую степень извлечения целевых фракций. Количество извлекаемых из ТБО утилизируемых компонентов (бумага, картон, текстиль, стекло, полимеры), а также балласта и мешающих компонентов (камни, керамика, строительный мусор, хлорсодержащие полимеры) оценивается в 117 т/сут. (14,3% от исходных ТБО). Ценные фракции прессуются с формированием обвязных тюков (2 пресса для легких фракций). Каждый пресс оснащен счетчиком обвязных тюков. Вес выделенных фракций регистрируется лишь в момент их отгрузки потребителю или на захоронение. Планируется строительство цеха переработки утилизируемых фракций.
Остальные отходы проходят грохочение (4 барабанных грохота - 7,3 м, диаметр - 2,5 м, ячейки 250 мм, скорость вращения - 15 об/мин, паспортная производительность - 20 т/ч), после чего подрешетный продукт (60,8%) проходит магнитную сепарацию с отделением черного металла (0,9%), а надрешетный продукт подвергается дроблению (роторные ножницы из двух валов с фрезерами фирмы Линдеман, производительностью 30 - 40 т/ч) и повторному грохочению (250 мм). Надрешетный продукт (2,3%) проходит повторное дробление, после чего соединяется с подрешетным продуктом первого и второго грохочения. Из общего потока (84,8% исходных ТБО) отделяется черный (1,2%) и цветной металл (0,3%). Выделенный металл прессуется (пресс для металла Азовского ПО «Донпрессмаш», усилие прессования 90-100 тс, время цикла пакетирования 1,5 мин, размер тюка 400*320*320 мм). Остаток сортировки (683 т/сут, 83,3% массы исходных ТБО) направляется в основной бункер, из которого происходит загрузка топок ROWITEC.
Термическая обработка.
Сжигание отходов осуществляется в топке ROWITEC, которая разделена на зону вихревого кипящего слоя и зону дожигания (надслоевое пространство). Зона вихревого кипящего слоя формируется разделенной на две половины колпачковой сопловой решеткой с 36 напорными камерами для подачи первичного воздуха:
1) Динамическая зона в центре включает в себя 12 напорных камер. Предварительная установка расхода возможна в каждой группе камер с помощью установленных вручную заслонок с жесткой фиксацией.
2) Зоны завихрения с обеих сторон динамической зоны включают в себя по 6 напорных камер, воздушные потоки которых также регулируются при помощи заслонок с жесткой фиксацией.
3) Зоны выгрузки негорючих материалов снаружи обеих сторон завихрения и в нижней наклонной части распределительного коллектора включают в себя по 6 напорных камер. Расход воздуха контролируется с помощью заслонок.
Расход первичного воздуха (подается из помещения приемного бункера) в первые две зоны устанавливается на уровне, обеспечивающем эффект стабильного вихревого кипящего слоя. Расход воздуха устанавливается в зависимости от нагрузки. Дроссельные заслонки установлены вручную в зонах 1 и 2 таким образом, что в зону 2 постоянно в определенном соотношении подается больше воздуха, чем в зону 1.
В надслоевое пространство вводится вторичный воздух (подается из помещения приемного бункера), расход которого определяется заданной концентрацией кислорода в домовых газах.
Воздухозаборные отверстия расположены справа и слева над бункером ТБО, каждое из которых снабжено всасывающим фильтром и шумоглушителем. Всасывающие фильтры регулируются с помощью регулятора перепада давления.
Воздух, поступающий в зону 1 и 2, в случае необходимости нагревается при помощи пароподогревателя.
Температурный режим для топки ROWITEC : температура в слое - около 650° С, в надслоевом пространстве и на выходе дымовых газов из топки - около 950° С. Газы выдерживаются при этой температуре не менее 2 секунд за счет длинного газохода.
Для снижения температуры в сжигательном устройстве и содержания существует возможность рециркуляции дымового газа в нижний ярус распределения вторичного воздуха в сжигательном устройстве.
Система удаление шлака, подпитка песком.
Для направления золы из топочного устройства в зону выгрузки используется воздух, подаваемый в зону выгрузки через 12 напорных камер, расположенных снаружи обеих зон завихрения. Выгрузка золы осуществляется поочередно двумя разгрузочными водоохлаждаемыми шнеками. Температура золы на входе в шнек составляет 600-650° С. Смесь песка и золы слоя подается шнеком (скорость вращения шнеков 2,3-23,3 об /мин.) на один из двух двухдечных виброгрохотов фирмы Mogensen (максимальная температура материала - 500°С, максимальный размер фракций на входе - 300 мм, на деках колосников установлена ситовая ткань с квадратным переплетением). Частицы более 1,6 мм направляют транспортером на участок переработки шлака, а мелкие, шнековым транспортером, а затем ковшовым элеватором (длина цепи 29,75 м), направляют в перепускную емкость (объем 5 м3, максимальная температура материала 500°С). Туда же по мере необходимости добавляют свежий песок из силоса песка (объем 7,5м3), куда он поступает с помощью пневмотранспорта из участка подготовки аддитивов. Выгрузка перепускной емкости в топку управляется уровнемерами минимального и максимального уровня. При достижении максимального уровня слоя открывается клапан выгрузки, который закрывается после разгрузки емкости до минимального уровня. Предусмотрено, что в случае превышения перепада давления в слое выше 140 мбар, содержимое перепускной емкости направляется непосредственно на конвейер силоса золы кипящего слоя.
Расход песка оценивается в 340 кг/ч (при сжигании 24 т/ч ТБО) или 10,18 кг/т ТБО. Регулируемым параметром, определяющим подачу песка в топку, является высота слоя в топке, определяемая по перепаду давления. Регистрация количества песка, загружаемого в перепускную емкость, не предусмотрена. Оценить средний расход песка возможно лишь по времени расходования партии, загруженной в силос песка.
Для формирования кипящего слоя, по данным ТЭО, необходима единовременная загрузка 40 т песка. Фактическое количество загружаемого в топку песка составило величину порядка 90-95 т.
Утилизация тепла в котле-утилизаторе
За каждым сжигательным устройством установлено по котлу утилизатору. Дымовые газы сжигательного устройства направляются к котлу по обмурованному газоходу круглого сечения (диаметр - 4050 мм). На выходе дымовых газов сжигательного устройства и на входе в котел установлены компенсаторы. После выхода из сжигательного устройства газоход расположен наклонно вверх и, в последней части, вниз в направлении входа в котел, что предотвращает значительное отложение пыли. В высшей точке газохода находится заслонка с противовесом для сброса избыточного давления из сжигательного устройства.
Котёл-утилизатор барабанный с Г-образной горизонтальной компоновкой, с естественной циркуляцией, имеет две ступени экомайзера и две ступени пароперегревателя.
Подготовка известкового молока
Подготовка известкового молока осуществляется централизовано для трех линий в двух емкостях, где происходит смешивание гидроксида кальция с водой. Заданная концентрация (15%) обеспечивается дозированием гидроксида кальция в заполненной водой смеситель до заданной плотности известкового молока. Гидроксид кальция из силоса, объемом 200 м3, барабанным дозатором через шнековый транспортер подается в одну из емкостей приготовления известкового молока. Силос гидроксида кальция периодически подается из бункера, расположенного на участке подготовки аддитивов.
Выработка электроэнергии
Дымовые газы на выходе из топки, имея температуру около 900°С, направляются в котел утилизатор, вырабатывающий за счет отбора тепла газов пар, давлением 1,6МПа, температурой310°С.
Выработанный котлами пар используется частично для получения электроэнергии, в том числе для собственных нужд завода, а частично отбирается для покрытия нужд завода в тепле.
Для сглаживания возможных колебаний паропроизводительности котлов-утилизаторов и параметров пара установлены два паровых котла ПО «Белэнергомаш» БЭМ-25/1,6-310Г.
Цех переработки золовых отходов.
В составе золы, присутствуют (подвижные) водорастворимые формы токсичных металлов, а также мышьяка и селена, которые при утилизации являются чрезвычайно опасными источниками вторичного приземного атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод.
Существует несколько способов обезвреживания золовых отходов.
· Стеклование в электродуговых печах .
· Капсулирование с использованием различных марок цемента
· Метод применения гумино-минерального концентрата (ГМК)
Для реализации на МСЗ№4 принят метод обезвреживания золы гумино-минеральным концентратом (ГМК) с последующим получением технологического грунта. Данный метод экологически безопасен, а применяемый гумино-минеральный концентрат, изготавливаемый из природных продуктов, не вступает в конфликт с окружающей средой.
Технология обезвреживания золоотходов путем применения ГМК разработано и освоено ООО «ЭФАТ».
Применение гуминовых кислот в форме модифицированного гумино-минерального концентрата обеспечивает эффективную детоксикацию золовых отходов за счет связывания тяжелых металлов, а именно образование таких соединений гуминовых кислот с тяжелыми металлами, подвижность которых в природных объектах существенно ограничена. Кроме этого гуминовые кислоты ускоряют протекание биогеохимических процессов, в результате которых нейтрализуется и обезвреживается большое количество органических и неорганических экотоксикантов.
Рекомендуется производить смешивание смеси зол котла-утилизатора, циклона, абсорбера и рукавного фильтра, при этом оптимальная доза ГМК составляет до 30% от массы смеси зол, а объем воды 70% от массы ГМК. В пересчете на техногенный грунт оптимальная масса смеси зол составляет 66%, масса ГМК до 20% и масса воды - 14%.
4. Компоновка оборудования отделения газоочистки
4.1 Общие положения
Для снижения эмиссии при термической утилизации отходов немецким законодателем было издано 17-е постановление об исполнении федерального закона о защите окружающей среды от загрязнения. В нем для мусоросжигательных заводов предписывается соблюдение следующих граничных значений эмиссии (исходное содержание кислорода 11 %). [19]
Установки газоочистки мусоросжигательного завода состоит технологической линии, которая оснащена системой очистки дымовых газов от загрязняющих веществ.
Принципиальная технологическая схема системы газоочистки одной линии изображена на рис. 4.1.
Технологическая схема состоит из четырех последовательно связанных аппаратов.
циклона,
мокро-сухого абсорбера, с узлом приготовления известкового молока,
реактора,
рукавного фильтра.
Запыленные дымовые газы после котла поступают в циклон, где происходит первичная очистка дымовых газов от золы. Далее дымовые газы поступают в мокро-сухой абсорбер, где за счет контакта с распыленным известковым молоком, происходит очистка от HF, HCL, SO2. После абсорбера дымовые газы поступают в реактор, где контактируют с твердым сорбентом, состоящим из 90% масс. извести и 10% активированного угля и далее поступают в рукавный фильтр. В реакторе и в рукавном фильтре происходит дополнительная очистка дымовых газов от HF, HCL, SO2 , а также очистка дымовых газов от органических загрязнителей -- диоксинов и фуранов и паров ртути. HF, HCL, SO2 химически связываются с известью, диоксины, фураны и пары ртути адсорбируются на активированном угле, кроме того в рукавном фильтре дымовые газы очищаются от золы и твердых продуктов газоочистки.
Для соблюдения предельных значений эмиссии каждая из 3-х технологических линий МСЗ для г. Москва оснащена установкой "квазисухой" газоочистки, содержащей по ходу дымовых газов следующие технологические участки:
o Распыление известковой муки в сжигательном устройстве для частичного связывания кислотных компонентов дымовых газов
o Частичное удаление пыли посредством 2-х параллельно работающих циклонов (включая системы транспортировки и промежуточного хранения летучей золы)
o Осаждение преимущественно кислотных компонентов дымовых газов посредством реакции с известковой мукой и охлаждения в распылительном абсорбере
o Дозировка адсорбента в реакторе летучей золы и окончательное осаждение пыли, полихлорированные дибензодиоксины / полихлорированные дибензофураны и кислотных / Нg компонентов дымовых газов в рукавном фильтре (включая систему удаления и промежуточного хранения остаточных продуктов)
o Дымосос
o Устройство измерения эмиссии для контроля ПДК
4.2 Циклоны
Циклоны являются центробежными осадителями и состоят в основном из входной улитки, придающей дымовым газам спиралевидное движения, и цилиндрической части, имеющей по направлению вниз конусную форму и входящей в осадительную емкость.
Оба циклона служат для предварительного осаждения твердых частиц из дымовых газов топки кипящего слоя.
После выхода из котла-утилизатора поток пылесодержащих дымовых газов разделяется и по касательной направляется в параллельно работающие циклоны. В результате спиралеобразного движения содержащих твердые частицы дымовых газов там возникают центробежные силы, которые способствуют отделению части твердых включений из дымовых газов. В то время, как твердые частицы в зависимости от их гранулометрических свойств отжимаются под действием центробежных сил к обечайке циклона, находящиеся внутри завихрения частично обеспыленные дымовые газы отсасываются через погружную трубу вверх и направляются в распылительный абсорбер.
Падение напора в циклоне (сопротивление) составляет для расчетного случая 10 мбар. Отделенные пылевые частицы собираются в осадительных емкостях циклонов и направляются через спускные желобы по общему шкековому транспортеру через шлюзовый затвор в приемный резервуар пневмотранспорта. О недопустимом скоплении пыли в конусе циклона сообщают приборы аварийной сигнализации.
Следующие параметры режима работы оказывают влияние в основном на степень обеспыливания (коэффициент пофракционного осаждения, коэффициент общего осаждения) циклонов:
дымовые газы:
- объемный ток
плотность
вязкость
запыленность
пыль:
- гранулометрической состав
-плотность
Для расчетного случая за основу принимается степень обеспыливания в циклонах примерно 70 %.
4.3 Транспортировка золы котла и летучей золы
Осажденная в котле-утилизаторе зола подается по различным транспортирующим агрегатам и через дробилку комков совместно с осажденной в циклонах летучей пылью выборочно к одному из двух силосов золы.
Транспортировка золы котла и летучей золы происходит пневматически (аэрозольный транспорт).
При этом транспортируемый материал подается в сжатый воздух в напорном резервуаре. Частицы золы вследствие аэродинамического сопротивления ускоряются сжатым воздухом и транспортируются по пневмопроводу (течение смеси газа с твердыми частицами).
Следующие существенные факторы оказывают влияние на характер течения
· Скорость- сжатого воздуха
- частиц золы
· Загрузка транспортируемого материала
· Скорость оседания частиц золы
· Геометрия участка транспортировки
· Свойства материалов: транспортируемый материал / трубопровод
· Распылительный абсорбер
В распылительном абсорбере производится распыление абсорбента (известковое молоко) на мельчайшие капельки с большой удельной поверхностью и приведение его в интенсивный контакт с горячими дымовыми газами. Протекание абсорбции дымовых газов характеризуется в первую очередь высокой скоростью реакции в течение жидкой фазы. После этого происходит химическая сорбция в течение сухой фазы. Связывание кислотных вредных веществ дымовых газов протекает по следующим основным реакциям:
SO2 + Са(ОН)2 CaSO3 + Н2О
SO3 + Са(ОН)2 CaSO4 + Н2О
2HCI + Са(ОН)2 СаСl2 + 2Н2О 2HF + Ca(OH)2 CaF2 + 2H2O
Размеры распылительного абсорбера выбраны таким образом, что обеспечивается достаточная продолжительность химических реакций и одновременного испарительного охлаждения. Преобладающая часть продуктов реакции выносится с потоком дымовых газов из распылительного абсорбера и осаждается в послевключенном рукавном фильтре. Другая часть остаточного продукта выпадает в сухой остаток на конусе распылительного абсорбера.
Принципиально распылительный абсорбер состоит из входной улитки, расположенной в его верхней части, установленного в ней по центру центробежного распылителя (распылительное устройство фирмы "ЗЕГЕРС") с высокочастотным приводом, цилиндрических реакционной и испарительной камер, а также газовыводящей нижней части, выполненой в виде конуса.
С помощью вращающегося со скоростью примерно 12 тыс. об/мин центробежного диска известковое молоко диспергируется на мелкие капли и распыляется в дымовых газах (температура прим. 190°С). Подача суспензии Са(ОН)2 (известкового молока) через центробежный распылитель регулируется с помощью измерительных приборов содержания HCI и SO2 в очищенных дымовых газах.
В случае необходимости дальнейшего испарительного охлаждения дымовых газов до требуемой температуры на выходе подается дополнительная вода. Регулировка осуществляется при помощи измерения температуры дымовых газов на выходе из распылительного абсорбера. Минимальная температура дымовых газов на выходе из распылительного абсорбера в 150°С определяется гигроскопичностью образующегося в результате реакции хлорида кальция.
Для приготовления и распределения известкового молока служит продублированный смесительный узел с двумя кольцевыми трубопроводами, по которым производится снабжение абсорбентом всех 3-х распылительных абсорберов.
4.4 Дозировка адсорбента
Для осаждения кислотосодержащих остатков в дымовых газах, а также диоксинов, фуранов и тяжелых металлов предусмотрен реактор летучей золы, в котором эти вредные вещества связываются сухим адсорбентом ("Вюльфрасорп С"). С этой целью адсорбент, представляющий собой смесь из гидроксида кальция и активированного угля с большей удельной поверхностью, впрыскивается перед рукавным фильтром в противотоке в дымовые газы.
Сужение типа трубы Вентури в газоходе после распылительного абсорбера служит для равномерного распределения адсорбента по сечению газохода. Выше названные вредные вещества вступают в реакцию с адсорбентом и, прежде всего, со слоями твердых частиц, агломерирующимися на внешней стороне рукавов рукавного фильтра (лепешка). Адсорбент подается пневматически из силоса (200 м3) соответственно к местам распыления в газоходе.
4.5 Рукавный фильтр
Скомпонованный в виде модульной конструкции рукавный фильтр служит для улавливания содержащихся в дымовых газах
летучей золы, не осаженной в циклонах,
остаточных веществ после распылительного абсорбера и реактора летучей золы.
Для предотвращения прямого набегания потока на фильтрующие элементы дымовые газы направляются через входное отверстие на дефлектор в успокоительной камере. Одновременно достигается лучшее распределение дымовых газов в рукавной камере.
Пыль осаждается на наружной поверхности рукавов фильтра, в то время как обеспыленные дымовые газы выводятся из фильтра через камеру очищенного газа.
Корпус рукавного фильтра разделяется на: камеру очищенных газов, рукавную камеру с интегрированным в нее распределительным газоходом неочищенных газов и пылевой бункер
Очистка рукавов фильтра (4 модуля, в каждом по 192 рукава) производится по достижении определенного значения перепада давления в процессе эксплуатации (оперативная система управления) при помощи сжатого воздуха. Дифференциальным манометром давлений очищенного и неочищенного дымовых газов подается управляющий сигнал на соленоидные клапаны. Каждым соленоидным клапаном управляется ряд из 16 рукавов. Очистка производится при перепаде давления, составляющем примерно 15-20 мбар. Заданное значение перепада давления определяет образование лепешки на поверхности рукавов. Она имеет решающее воздействие на степень осаждения в реакторе летучей золы / рукавном фильтре. Для обеспечения достаточного количества адсорбента на рукавах фильтров процесс очистки прерывается по достижении минимального значения АР.
Если значение перепада давления превышает или снижается ниже предельно допустимого, на щит управления поступает сигнал тревоги. Необходимое абсолютное давление очищающего воздуха (прим. 5,5 бар) устанавливается регулирующим клапаном.
Для обеспечения бесперебойного удаления пыли и предотвращения образования налипания производится отопление конической нижней части бункера.
Уровень заполнения рукавных фильтров контролируется в двух точках с целью предотвращения образования скоплений материала в бункере, которые могут привести к возникновению очагов тления в рукавных фильтрах. Выпадающая в осадок пыль транспортируется к силосу остатков.
4.6 Подогрев фильтра
Гигроскопичность хлорида кальция CaCl2, образующегося в результате абсорбции HCl, может привести к налипаниям на рукавных фильтрах при прохождении точки росы вследствие отложений кристаллизационной воды. Чтобы снизить опасность снижения температуры дымовых газов ниже точки росы, особенно при пуске, рукавные фильтры подогреваются. Для этого имеются две возможности:
Перед зажиганием газовых горелок котел-утилизатор нагревается при помощи пара обоих вспомогательных котлов. При подогреве котла-утилизатора до температуры, близкой к 200°С, начинается разогрев сжигательного устройства. При сжигании природного газа в первые три часа образуется приблизительно 7.200 Нм3/ч дымовых газов. Температура дымовых газов в предварительно прогретом котле-утилизаторе поднимается приблизительно до 150°С.
Рукавные фильтры всех 3-х линий оснащаются общей системой подогрева. Посредством закрытия соответствующих заслонок в газоходах рукавные фильтры могут быть прогреты до прибл. 150°С за счет циркуляции дымовых газов по контуру подогрева или, в случае необходимости (напр, при кратковременном останове), поддерживаться в прогретом состоянии. Для этого служат заслонка и вентилятор подогрева.
В режиме подогрева или поддержания в прогретом состоянии заслонка воздуха, подсасываемого через неплотности, закрыта. При отключении контура подогрева эта заслонка должна открываться с целью предотвращения возможной утечки дымовых газов через неплотные заслонки.
С началом прогрева котла-утилизатора или перед включением контура циркуляционного электроподогрева дополнительно включаются контуры сопроводительного отопления компонентов газоочистки (циклонов, распылительного абсорбера, рукавных фильтров) (температура стенки прим. 130°С). Это приводит к снижению потерь тепла в дымовых газах. В месте застоя потока (мертвая зона) в рукавном фильтре контролируется эффективность подогрева при помощи измерения температуры. При кратковременном останове или же останове завода на выходные дни следует оставлять включенными контуры сопроводительного отопления установки газоочистки, насколько это является возможным при проведении ремонтных работ или технического освидетельствования.
4.7 Дымосос
На каждой технологической линии МСЗ за рукавным фильтром установлен центробежный дымосос, поставляемый Покупателем.
Объемный ток дымовых газов, зависящий от нагрузки сжигательного устройства, направляется тягой, создаваемой дымососом, по тракту через аппараты и газоходы к дымовой трубе, общей для всех трех газоходов.*
Дымосос рассчитан таким образом, чтобы при отсосе соответствующего объемного тока дымовых газов на выходе из сжигательного устройства поддерживалось статическое разрежение в 15 мбар при нормальном режиме эксплуатации.
Регулирование объемного тока дымовых газов и давления в сжигательном устройстве осуществляется направляющим аппаратом посредством пневмопривода. Управляющий сигнал поступает от барометрического регулятора, считывающего действительное значение давления с манометра на выходе из сжигательного устройства.
На дымососах контролируются следующие параметры:
*температура подшипников
* температура обмотки электродвигателей
*вибрация
При отказе дымососа (регистрируется расходомером) производится вывод соответствующего сжигательного устройства из эксплуатации (сигнал «Пламя ОТКЛ.»).
4.8 Измерение эмиссии
Мусоросжигательный завод для г. Москвы состоит из трех линий мусоросжигания с соответствующими установками газоочистки. Общая дымовая труба имеет 3 газохода, у ее основания расположен павильон измерений эмиссии. Мусоросжигательный завод спроектирован на соблюдение ПДК по 17 федеральному предписанию по защите окружающей среды от загрязнения.
Измерение и анализ выбросов производится в соответствии с ТУ "Воздух" (издание 1986). Производится измерение и регистрация следующих компонентов дымовых газов: пыль, HCI, Собщ, СО, Н2О, О2 , SO2, NOX
Отбор проб дымовых газов для измерения выбросов, а также измерение объемного тока, температуры и давления дымовых газов производится на газоходе (отметка +11,5 м) перед входом в дымовую трубу. Измерениями HCI и SO2 регулируется подача известкового молока к распылительному абсорберу.
Диапазон измерения регистрируемых параметров имеет согласно 17 федеральному предписанию по защите окружающей среды от загрязнения следующие граничные значения:
|
расход: |
0 ... 140 тыс. м3/час |
абсолютное давление: |
900 ... 1100 мбар |
|
|
температура: |
0 ... 250 °С |
концентрация пыли: |
0 ... 45 мг/м3 |
|
|
СО: |
0 ... 300 мг/м3 |
SO2: |
0 ... 300 мг/м3 |
|
|
HCI: |
0 ... 90 мг/м3 |
Н2О: |
0 ... 40 объемн. % |
|
|
NO: |
0 ... 390 мг/м3 |
Собщ: |
0 ... 30 мг/м3 |
|
|
О2: |
0 ... 25 объемн. % |
5. Материальные и тепловые расчеты
5.1 Материальный баланс процесса подготовки ТБО перед сжиганием
5.1.1 Отбор крупногабаритного мусора [19]
В соответствии с расчетом ежегодно будет реализовываться сжигание примерно Gтбо = 280 тысяч тонн ТБО в год. На предварительном этапе, до начала сортировки, осуществляется отбор крупногабаритного мусора (например холодильники, телевизоры) в размере 3% от исходной массы ТБО. [9] Масса крупногабаритного мусора Gкгм, :
Gкгм =
где Gтбо - масса мусора от населения,
К - процентное содержание крупногабаритного мусора в основной массе ТБО, %
Gкгм = =8400
Соответственно масса ТБО поступающая в отделение подготовки Gна подг, :
Gна подг. = Gтбо - Gкгм
где Gтбо - масса мусора от населения,
Gкгм - масса крупногабаритного мусора,
Gна подг. = 280000 - 8400 =271600
Состав ТБО поступающего в отделение подготовки.
Масса отбираемого компонента ТБО на сортировке , :
где Gна подг. - масса ТБО поступающая в отделение подготовки,
Подобные документы
Вредные воздействия пыли на окружающую среду и ее свойства. Классификация пылеуловителей, применяемых для очистки газов. Осаждение под действием сил тяжести и инерционных сил. Мокрая очистка путем промывки. Очистка дымовых газов от пыли электрофильтрами.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 25.09.2013Физико-химические и пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов, обращающихся при производстве. Определение критической продолжительности пожара. Выбор типа установки пожаротушения. Компоновка установки пожаротушения и описание ее работы.
курсовая работа [122,3 K], добавлен 20.07.2014Основные свойства газов и меры безопасности при обращении с ними. Физико-химические свойства сжиженных углеводородных газов. Анализ особенностей их воздействия на организм человека. Техническая характеристика установки для одоризации сжиженного газа.
реферат [28,5 K], добавлен 08.12.2013Получение, свойства и применение поливинилхлорида. Обоснование и выбор технологической схемы производства поливинилхлорида. Расчет материального баланса процесса производства поливинилхлорида. Выбор и обоснование средств контроля и регулирования.
дипломная работа [100,6 K], добавлен 08.08.2010Проектирование и расчет параметров системы автоматического пожаротушения для насосной станции по перекачке керосина. Выбор типа установки. Разработка инструкции дежурному персоналу по техническому содержанию установок пожарной автоматики на объекте.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 20.07.2014Условия, методы и организация трудовой деятельности человека. Изменение функций, роли и места человека в труде. Соматографический анализ сверлильного станка. Эргономическое проектирование рабочих пространств и рабочих мест. Компоновка пульта управления.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 28.05.2014Физические методы переработки резиновых отходов. Низкотемпературная технология утилизации шин. Описание технологической линии переработки шин. Бародеструкционная технология переработки покрышек. Возможные направления использования резиновой крошки.
курсовая работа [263,4 K], добавлен 21.12.2008Физико-химические и пожароопасные свойства веществ. Выбор вида огнетушащего вещества и моделирование пожара. Гидравлический расчет установки пожаротушения, компоновка и функциональная схема. Разработка инструкции для обслуживающего и дежурного персонала.
курсовая работа [439,2 K], добавлен 14.10.2014Производство фосфорных удобрений как источник загрязнения окружающей среды. Характеристика технологических процессов и сырья. Разработка экологических нормативов предприятия; выбор методов и расчет оборудования для проведения природоохранных мероприятий.
курсовая работа [258,8 K], добавлен 23.07.2013Основные способы противопожарной защиты. Оценка пожарной опасности помещения, служащего для производства синтетического каучука. Выбор типа автоматической установки пожаротушения, проектирование спринклерных оросителей и системы пожарной сигнализации.
курсовая работа [790,6 K], добавлен 04.03.2012
