Способы очистки выхлопов теплоэнергетических установок от CO, NOx зависимость от избытка кислорода

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Промышленная экология»

Способы очистки выхлопов теплоэнергетических  установок от CO, NO_x зависимость от избытка кислорода

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Промышленность и энергетика как  основные и тесно взаимосвязанные  отрасли народного хозяйства  представляют собой совокупность предприятий, обеспечивающих производственную базу страны. Понятием «энергетика» охватывается широкий круг технических средств, предназначенных для выработки, преобразования, передачи и использования электрической, тепловой и других видов энергии, а также энергоносителей, таких как сжатый воздух, кислород и др.

Помимо централизованного электроснабжения широко используется и централизованное снабжение теплотой в виде горячих  воды и пара, вырабатываемых на некоторых  электростанциях одновременно с  электричеством, т.е. наряду с электрическими сетями существуют тепловые сети. Основными тепловыми электрическими станциями на органическом топливе являются паротурбинные электрические станции, которые, в свою очередь, подразделяются на конденсационные (КЭС), вырабатывающие только электрическую энергию, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), предназначенные для одновременной выработки электрической и тепловой энергии.

Паротурбинные электрические станции  вырабатывают одновременно два вида энергии (электрическую энергию  и теплоту), т.е. дают возможность  лучше использовать сжигаемое топливо, повысить мощность одного агрегата, отличаются относительно высокой экономичностью, наименьшими по сравнению с другими электрическими станциями удельными капитальными затратами на сооружение. Основными тепловыми агрегатами, например, ТЭС являются паровой котел и паровая турбина.

 

 

Паровой котел — это устройство для выработки пара с давлением выше атмосферного за счет теплоты от сжигания топлива.

Контроль за работой котельной установки и турбины и управление их работой ведется из специального помещения, в котором расположены щиты контрольноизмерительных приборов и щиты управления.

Вырабатываемый в котельном  агрегате пар поступает в турбину, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электрический ток. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор, откуда конденсатным насосом направляется в подогреватель низкого давления (ПНД) и далее в деаэратор, где из воды удаляются растворенные в ней газы — О2, СО2 и др.

Из деаэратора вода питательным  насосом подается в подогреватель  высокого давления (ПВД). Деаэратор, ПНД  и ПВД обогреваются паром регенеративных отборов от турбины. Для восполнения потерь конденсата используется вода, очищенная в установке химической очистки воды.

Тепловая схема ТЭЦ отличается от схемы КЭС наличием отводящих  паропроводов к промышленным и тепловым потребителям пара и специальных  подогревателей сетевой воды — бойлеров, использующих отборы пара из турбины, насосов сетевой воды, подающих горячую  воду потребителям теплоты. Подпитка тепловой сети осуществляется с помощью подпиточного насоса.

 

Традиционные методы по очистке  выбросов СО_х

Несмотря на большую опасность  оксида углерода и значительное количество его выбросов, промышленных установок  для очистки воздуха от оксида углерода нет. Могут применяться  следующие способы очистки воздуха (газов) от оксида углерода: сорбция СО жидкими и твердыми поглотителями, каталитическое окисление СО в значительно менее опасный диоксид углерода С0₂ при сравнительно невысокой температуре и, наконец, дожигание СО до С(Ь. Сорбционные процессы малоперспективны для очистки значительных количеств воздуха (газа) главным образом из-за малой поглотительной способности сорбентов. Дожигание СО и СО2 можно осуществить, если температура поддерживается выше 800 °С, т. е. выше температуры воспламенения СО, и концентрация СО в очищаемом газе составляет более 12%. В большинстве случаев параметры воздуха не позволяют использовать данный метод.

Газы в промышленности обычно загрязнены вредными примесями, поэтому очистка широко применяется на заводах и предприятиях для технологических и санитарных (экологических) целей. Промышленные способы очистки газовых выбросов от газо- и парообразных токсичных

примесей можно разделить на три основные группы:

1. адсорбция жидкостями;
2. адсорбция твердыми поглотителями;
3. каталитическая очистка.

 

 

 

 

 

примесей можно разделить на три основные группы:

5. адсорбция жидкостями;
6. адсорбция твердыми поглотителями;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Традиционные методы по очистке  выбросов СО _х

 

 

№	Методы	Сущность метода	Достоинства и недостатки метода
1	Абсорбция жидкостями	Применяется в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов азота, паров кислот (HCl, HF, H2S04), диоксида и оксида углерода, разнообраз-	+: метод характеризуется непрерывностью и универсальностью процесса, экономичностью и возможностью извлечения больших количеств примесей из газов. Недостаток этого метода в

 

 

	ных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители и др.).	том, что насадочные скрубберы, барботажные и даже пенные аппараты обеспечивают достаточно высокую степень извлечения вредных примесей (до ПДК) и полную регенерацию поглотителей только при большом числе ступеней очистки.
Адсорбция твердыми поглотителями	метод основан на избирательном извлечении из парогазовой смеси определенных компонентов при помощи адсорбентов — твердых высокопористых материалов, обладающих развитой удельной поверхностью (Буд — отношение поверхности к массе, м2/г).	+: Наиболее перспективны непрерывные циклические процессы адсорбционной очистки газов в реакторах с движущимся или взвешенным слоем адсорбента, которые характеризуются высокими скоростями газового потока. глубокая очистка газов от токсичных примесей; сравнительная легкость регенерации этих примесей с превращением их в товарный продукт или возвратом в производство; таким образом осуществляется принцип безотходной технологии. периодичность процесса и связанная с этим малая интенсивность реакторов, высокая стоимость периодической регенерации адсорбентов. Применение непрерывных способов очистки в движущемся и кипящем слое адсор-

 

 

 

 

		бента частично устраняет эти недостатки, но требует высокопрочных промышленных сорбентов, разработка которых для большинства процессов еще не завершена.
Каталитическая очистка	Метод основан на реакциях в присутствии твердых катализаторов, т. е. на закономерностях гетерогенного катализа. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превращаются в другие соединения, т. е. в отличие от рассмотренных методов примеси не извлекаются из газа, а трансформируются в безвредные соединения, присутствий: которых допустимо в выхлопном газе, либо в соединения, легко удаляемые из газового потока. Если образовавшиеся вещества подлежат удалению, то требуются дополнительные операции (например, извлечение жидкими или твердыми сорбентами).	+: наиболее реальный и перспективный способ очистки газов от СО. Большое значение придается выбору наиболее эффективного катализатора. Одним из них является катализатор платиновой группы. При пропуске очищаемого газа через данный катализатор с толщиной слоя 150 мм, при температуре 300- 350 °С и гидравлическом сопротивлении слоя 15 кПа достигается полное окисление СО до СО2. образование новых веществ, которые подлежат удалению из газа другими методами (абсорбция, адсорбция), что усложняет установку и снижает общий экономический эффект.

 

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 

И ПРОЦЕССОВ

 

1. Определение котельной установки

Котельными установками называется комплекс оборудования, предназначенного для превращения химической энергии топлива в тепловую с целью получения горячей воды или пара заданных параметров.

В зависимости от назначения различают  следующие котельные установки: отопительные — для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения; отопительно-производственные — для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического водоснабжения и производственные — для технологического теплоснабжения.

Котельная установка состоит из котельного агрегата, вспомогательных  механизмов и устройств.

Котельный агрегат включает топочное устройство, трубную систему с барабанами, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, а также каркас с лестницами и помостами для обслуживания, обмуровку, газоходы и арматуру.

К вспомогательным механизмам и  устройствам относят дымососы и  дутьевые вентиляторы, питательные, водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топ- ливоподачи, золоулавливания (при сжигании твердого топлива), мазутное хозяйство (при сжигании жидкого топлива), газорегуляторную станцию (при сжигании газообразного топлива), контрольно-измерительные приборы и автоматы.

В процессе получения горячей воды или пара для отопления, производственнотехнических и технологических целей служат вода, топливо и воздух (рабочим телом является вода).

В промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве применяют различные  виды

котлов.

Паровой котел представляет собой устройство с топкой, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара давлением выше атмосферного, используемого вне устройства, а водогрейный котел — такое же устройство, но предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне устройства.

Котел-утилизатор — это паровой или водогрейный котел, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологического процесса, котел-бойлер — паровой котел, в паровом пространстве которого размещено устройство для нагревания воды, используемой вне котла, а в естественную циркуляцию включен отдельно стоящий бойлер.

 

Стационарным называют котел, установленный на неподвижном фундаменте, передвижным — котел, имеющий ходовую часть или установленный на передвижном фундаменте.

Пароперегреватель представляет собой устройство, предназначенное для перегрева пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле, в результате передачи ему тепла дымовыми газами, а экономайзер — устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и служащее для подогрева или частичного испарения воды, поступающей в котел.

Воздухоподогреватель предназначен для подогрева поступающего в топочное устройство воздуха теплом уходящих газов.

Питательная установка состоит из питательных насосов для подачи воды в котел под давлением, а также соответствующих трубопроводов и арматуры, тягодутьевое устройство - из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососа и дымовой трубы, обеспечивающих подачу необходимого количества воздуха в топочное устройство, движение продуктов сгорания по газоходам, и удаление их за пределы котлоагрегата.

Устройство теплового контроля и автоматического управления включает контрольноизмерительные приборы и автоматы, обеспечивающие бесперебойную и согласованную работу котельной установки для выработки необходимого количества пара определенной температуры и давления.

В устройство для подготовки питательной  воды входят аппараты и приспособления, обеспечивающие очистку воды от механических примесей и растворенных в ней  накипеобразующих солей, а также удаление из нее газов.

Котельные установки, работающие на пылевидном топливе, оборудуют дробилками, сушилками, мельницами, питателями, вентиляторами, а также системой транспортеров  и пыле- газопроводов.

Устройство для удаления золы и  шлака состоит из гидравлических систем и механических приспособлений: вагонеток или транспортеров или тех и других.

Топливный склад служит для хранения топлива. В зависимости от вида используемого  топлива склад оборудуют:

при твердом топливе — механизмами  для разгрузки и подачи топлива  в котельную или топливоподготовительное устройство;

при жидком — приемными и подготовительными устройствами для слива топлива, а также хранилищами;

при газообразном — газорегуляторным пунктом (ГРП) или газорегуляторной установкой (ГРУ).

 

1. ВЫБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ  ВЕЩЕСТВ ПРИ СЖИГАНИИ

ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА  И ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО

ВОЗДУХА

1.1. Выбросы загрязняющих веществ