Содержание к диссертации
Стр,
Введение 8
Глава I. Состояние вопроса. (Литературный обзор).... II
-
Образование твердых продуктов сгорания мазута II
-
Факторы, определяющие образование твердых продуктов сгорания жидкого топлива 14
-
Основные характеристики твердых продуктов сгорания мазута 19
ІЛ. О химическом составе твердых продуктов сго
рания мазута 25
1.5. Технологические схемы и аппараты для улавливания и удаления из дымовых газов твердых
продуктов сгорания мазута 27
Глава 2. Исследование количества и состава твердых вы
бросов в атмосферу, образующихся при сжигании
мазута в энергетических котлах 41
-
Описание оборудования 43
-
Методика измерений 48
-
Методика обработки результатов измерений и проведения химических анализов проб 51
-
Влияние коэффициента избытка воздуха на величину запыленности дымовых газов 56
-
Влияние зольности мазута на величину запыленности дымовых газов 64
-
Влияние очисток поверхностей нагрева на величину запыленности дымовых газов..... 75
-
Баланс минеральной части мазута и ее ванадий-содержэщих компонентов в котле 80
Выводы 84
Стр,
Глава 3. Стендовые исследования процесса очистки ды
мовых газов от твердых продуктов сгорания
мазута 86
-
Описание стендовой установки 87
-
Методика измерений и обработки их результатов
-
Анализ результатов стендовых исследований
-
Влияние скорости газов на степень их очистки от твердых продуктов сгорания ма зу та
-
Влияние температуры газов на степень их очистки от твердых продуктов сгорания мазута 98
Выводы 113
Глава 4. Промышленные испытания батарейных циклонов на
мазутных котлах 116
-
Описание схемы золоулавливания с аппаратом типа БЦ-254Р.... 118
-
Методика измерений и обработки их результатов. И8
-
Результаты испытаний батарейного циклона ВД-254Р П9
-
Описание схемы золоулавливания с аппаратами типа БЦ-245.. 123
-
Методика измерений и обработки их результа тов Ї25
-
Результаты испытаний батарейного циклона БЦУ-245 125
Стр. 4.3. Специфика удаления твердых продуктов сгорания
мазута из бункеров золоуловителей 129
-
Описание схемы золоудаления 129
-
Результаты опытной проверки системы выгрузки из бункеров твердых продуктов сгорания мазута 131
Выводы 133
Глава 5. Технико-экономические показатели схем очистки
дымовых газов от вредных продуктов сгорания
ма зута 135
-
Описание анализируемых схем очистки газов 135
-
Сравнение технико-экономических показателей различных схем очистки газов 141
-
Рекомендации для проектирования систем очистки газов от твердых продуктов сгорания мазута в аппаратах БЦУ 146
Выводы 146
Заключение 147
Литература 150
Приложения: I. Акт внедрения золоуловителя типа БЦ-254Р 161
-
Акт внедрения золоуловителя типа БЦУ-245 163
-
Расчет экономического эффекта от внедре- '..її ния золоулавливающей установки на котле ТП-І70 ТЭЦ-16 Мосэнерго.... 165
Основные обозначения
л Р
А - зольность рабочей массы топлива
Гун - содержание горючих в уносе
В - масса твердых выбросов из котла в единицу времени
Ьа- барометрическое давление
Вт - расход топлива
С - масса органической части твердых выбросов в единицу времени
Ср- теплоемкость
J)
&
диаметр циклона
диаметр твердой частицы
масса
свободная энергия Гиббса
Q - масса вещества, подвергаемого анализу д Н - энтальпия
Кп- коэффициент присоса воздуха в золоуловитель
Кр- расчетный коэффициент увеличения минеральной части твердой частицы
Кц- коэффициент, учитывающий конструктивные особенности циклона
Кэ - коэффициент экспериментальный увеличения минеральной части твердой частицы
М - масса минеральной части твердых выбросов в единицу времени
(г/с) кг/с
Па (т/ч) кг/с
(г/с) кг/с
моль.К (мм) м (дом) м кг
моль (г) кг
ж.
моль
(г/с) кг/с
ft - коэффициент, учитывающий влияние запыленности газа QH- низшая теплота сгорания рабочей массы
топлива Дж/кг
05- потери с химическим недожогом %
Оц- потери с механическим недожогом %
nv- напряжение топочного пространства Вт/м3
ft - остаток пыли на сите %
лр - энтропия Дж
моль.К
5г - разрежение газа Па
$р - содержание серы в рабочей массе топлива %
Тр ~ температура газа К
Vr - объем газа (м3/ч) м3/с
Vr - объем газа при сжигании I кг топлива м3/кг
Wr- скорость газа м/с
W9C- условная скорость газа в циклоне м/с
2 - общая запыленность газа г/м3
д Z -' общая запыленность газов, формируемая
очистками поверхностей нагрева г/м3
2Г- органическая составляющая запыленности
газа г/м3
р- минеральная составляющая расчетной за
пыленности газа г/м3
Z^- минеральная составляющая фактической за
пыленности газа г/м3
Zw - запыленность газов ваяадийсодержащими
соединениями г/м
Uhn- коэффициент избытка воздуха в газах за пароперегревателем
коэффициент избытка воздуха в топке
доля ШС топлива,увосимых из котла
коэффициент избытка воздуха в уходящих
газах
размер частицы (мкм) м
общая степень очистки газов от ТИС топлива %
общая степень очистки газов от ТПС топлива
при запыленности I г/м3 %
степень очистки газов от ванадийсодержащих
соединений %
динамическая вязкость газа шс
концентрация сажи в пламени горелки (мг/м3) г/м3
коэффициент гидравлического сопротивления
плотность газа кг/м3
истинная плотность частицы кг/м3
время (мин,ч) с
Введение к работе
На ХШ съезде КПСС в планах социального и экономического развития СССР в качестве одной из важнейших была поставлена задача сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду при работе промышленных предприятий /I/.
В топливном балансе энергетики Советского Союза важной составляющей является мазут. Несмотря на то, что в перспективе в соответствии с прогнозами доля его в топливном балансе несколько снизится за счет увеличения доли твердого топлива и rasa, количество потребляемого энергетикой мазута ожидается на уровне 90-100 млн.т в год. С экологической точки зрения важным является тот факт, что в городах мазут и газ постепенно вытесняют твердое топливо. Это происходит, главным образом, из-за чисто городских проблем - перегруженности железных дорог, по которым топливо доставляется на электростанции, отсутствий' территорий под золоот-валы и т.п. При этом отсутствие на мазутных котлах золоулавливаю-щих устройств часто осложняет вопросы обеспечения санитарных нормативов на качество атмосферного воздуха. Именно поэтому в последнее десятилетие за рубежом усиленно ведутся работы по сокращению твердых выбросов, образующихся при сжигании жидких топлив,и, главным образом, путем оснащения мазутных котлов золоулавливающи-ми устройствами.
При сжигании жидких топлив в котельных агрегатах образуются твердые продукты сгорания (ТПС), состоящие из минеральных и органических веществ. В состав минеральных веществ входят в основном соединения металлов таких, как ванадий, никель, железо, алюминий, натрий, кальций и другие /85/. К органическим веществам относят соединения недогоревшего углерода - сажу, кокс, бенв - а - пирен и др.
Мазутные электростанции, не имеющие устройств для очистки дымовых газов, выбрасывают в атмосферу практически все образующиеся ТПС, за исключением незначительной их доли, оседающей на поверхностях нагрева котлов. В связи с этим, в эксплуатации большинство электростанций не обеспечивает выполнение санитарных норм СССР по качеству приземного слоя атмосферного воздуха в зоне свое го расположения, в частности, по выбросам соединений ванадия и сажи. В городах указанная проблема обостряется наличием фонового загрязнения от других промышленных предприятий и ограничением по высоте дымовых труб.
Делью настоящей работы являлось: на основе промышленных исследований разработать метод расчета количества твердых выбросов в атмосферу при сжигании мвзута в разных режимах работы котлов; исследовать процесс улавливания ТПС мазута в циклонных аппаратах и определить влияние на эффективность их работы основных параметров газового потока; разработать и исследовать в промышленных условиях технологическую схему очистки газов от ТПС мвзута с использованием батарейных циклонов.
Научная новизна рэботы, выполненной автором и под его непосредственным руководством, заключается в следующем: впервые на основе экспериментальных данных разработан метод расчета количества твердых выбросов в атмосферу от мазутных котлов при разных режимах их работы; впервые исследовано влияние температуры и скорости газов на степень их очистки от ТПС мазута в циклонных элементах; установлено, что в процессе фильтрации газов через гильзу газозаборной трубки происходит конденсация серной кислоты, масса которой соизмерима с массой отобранных ТПС мазута. В связи с этим была дополнена методика измерения запыленности газов применительно к мазутным котлам; впервые установлено, что общая степень очистки газов от ТПС мазута отличается от степени очистки газов по ванадийсодержа-щим соединениям и выявлено соотношение этих величин; впервые на основе экспериментальных данных определено распределение ванадийсодержащих соединений, вводимых в котел с топочным мазутом, между отложениями на поверхностях нагрева котле и ТПС, выносимыми с дымовыми газами в атмосферу. Практическая ценность; предложенный на основе экспериментальных данных метод определения величины твердых выбросов мазутных котлов позволяет оценить экологическую ситуацию в районе ТЭС для разработки необходимых мероприятий по обеспечению санитарных норм по твердым выбросам; полученные в стендовых и промышленных исследованиях зависимости влияния температуры и скорости газов ва степень улавливания ТПС мазута и соединений ванадия позволяют рекомендовать оптимальные параметры работы батарейных циклонов для очистки газов мазутных котлов.
Автор защищает: метод расчета количества твердых выбросов мазутных котлов; результаты стендовых и промышленных исследований и вывод о целесообразности размещения золоуловителя в зоне температур газов 450-470К при скоростях в аппаратах типа БЦУ в диапазоне 5-5І5 м/с; баланс распределения ванадийсодержащих соединений, вводимых в котел с топливом; усовершенствованную методику определения запыленности дымовых газов мазутных котлов. - II -
