10768

Таблица 2.2.Техническая характеристика одиночных циклонов ЦН-15

Аппараты мокрой очистки

Наибольшее распространение из аппаратов мокрой очистки, применительно к котлам малой и средней мощности, получили центробежные скрубберы и скрубберы Вентури.

41

Центробежные скрубберы относятся к жидкоплёночным аппаратам газоочистки. Они работают более эффективно, чем циклоны. Твёрдые частицы, отброшенные к стенкам, захватываются плёнкой воды и выводятся из газового потока. В большинстве случаев продукты сгорания вводят в нижнюю часть аппаратов и выводят прямоточно через верхнюю их часть. Скрубберы в зависимости от движения газа выполняют левого и правого вращения.

На рис. 2.36 показана конструкция центробежного скруббера для очистки продуктов сгорания. Скорость газа по сечению цилиндрической части аппаратов рекомендуют выбирать от 2,5 до 5,5 м/с. При большей скорости газа происходит брызгоунос. Для произ- водственно-отопительных котельных целесообразно принимать центробежные скрубберы с диаметром корпуса до 2 м. Чем больше размеры частиц твёрдых частиц, чем меньше диаметр цилиндрической части аппарата и больше скорость в его входном патрубке, тем лучше очищаются продукты сгорания в центробежных аппаратах.

Рис.2.36. Центробежные скрубберы ЦС-ВТИ: 1 – корпус; 2 – коллектор орошения; 3 – сопло; 4 – входной патрубок; 5 – брызгоотбойный козырек; 6 – люк; 7 – система орошения патрубка; 8 – патрубок для вывода шлама; 9 – гидрозатвор; 10 – опорное кольцо; 11 – ручка дросселя; 12

– дроссель; 13 – распылительный диск; 14 – каплеосадитель

Рис.2.07. Конструкции трубы Вентури: 1 – конфузор; 2 – горловина; 3 – диффузор; α1 – угол сужения конфузора; α2 – угол расширения диффузора; D – диаметр горловины

42

Для использования в промышленности разработан типоразмерный ряд высоконапорных скрубберов Вентури ГВПВ. В качестве каплеуловителей для них используются малогабаритные прямоточные циклоны. Аппараты предназначены для очистки газов с температурой до 400° С и начальной запыленностью до 30 г/м3; в жидкости, подаваемой на орошение, запыленность не должна превышать 500 мг/л. При эксплуатации труба Вентури может быть установлена в любом положении (вертикально, наклонно).

Таблица 2.3. Техническая характеристика труб Вентури

Каплеуловитель представляет собой малогабаритный прямоточный циклон с входным патрубком прямоугольного сечения и выходным патрубком круглого сечения. Материал основных деталей: корпус, патрубки – сталь ВСт 3 или 12Х18Н10Т. Изготовитель ЗАО «УК Кондор-Эко».

КЦТ – каплеуловитель центробежный с тангенциальным подводом газа для улавливания капель жидкости с осевшими на них частицами пыли.

В основном устанавливаются за трубами Вентури типа ГВПВ. Могут быть также использованы в качестве самостоятельной ступени очистки при улав-

ливании пылей размером частиц более 5 мкм

Рис.2.38. Каплеуловитель типа КЦТ: 1– выходной патрубок; 2 – корпус; 3 – входной патрубок

43

ПРИМЕЧАНИЕ: Перечисленные ранее разделы лекционного курса являются наиболее сложными, поэтому подробно рассмотрены в данном учебно - методическом пособии.

Некоторые разделы (см. ниже) выделены на самостоятельное изучение:

Тема: Методы защиты окружающей среды от шума

Данная тема выделяется для самостоятельного изучения. Студенты используют предложенную им литературу [28] и дополняют ее новыми сведениями из интернета или периодической печати. Тема разбирается подробно на семинаре дискуссии.

В процессе изучения темы и во время дискуссии студенты должны ответить на следующие вопросы:

1.Что такое шум?

2.Назовите основные физическими характеристиками звуковых волн.

3.Назовите характеристики, от которых зависит воздействие шума на человека.

4.К чему может привести длительное воздействие интенсивного шума?

5.Каковы допустимые уровни звукового давления на территории жилой застройки?

6.Приведите архитектурно-планировочные и строительно-акустические методы снижения уровня шумового воздействия

Тема: Комплексные природоохранные мероприятия для снижения загрязнения водного бассейна сбросами ТЭЦ и котельных.

Данная тема выделяется для самостоятельного изучения. Студенты используют предложенную им литературу [27, 22-24] и дополняют ее новыми сведениями из интернета или периодической печати. Тема разбирается подробно на семинаре дискуссии.

В процессе изучения темы и во время дискуссии студенты должны ответить на следующие вопросы:

1.Какое воздействие на качество водоемов они оказывают сточные воды энергетических установок?

2.Какие загрязняющие вещества сбрасываются со стоками химводоочистки?

3.Как производится расчет массы веществ, содержащихся в сточных водах химводоочистки?

4.Приведите характеристику продувочных вод промышленных котлов и перечень вредных веществ, содержащихся в стоках.

5.Приведите методику расчета нормативно допустимых сбросов котельных и ТЭС.

6.Какие методы очистки сточных вод энергетических установок Вы знаете?

7.Приведите схему самонейтрализации сточных вод химических цехов ТЭС и нейтрализации их известью.

8.Приведите схему очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами.

9.Приведите схему нейтрализации и обезвреживания сточных вод от химических промывок оборудования.

10.Сопоставьте различные методы очистки сточных вод энергетических устано-

вок.

44

3. Методические рекомендации по подготовке к практическим занятиям

3.1.Общие рекомендации по проведению практических занятий

В соответствии с рабочей программой курса предусмотрено 62 часа практических занятий. Практические занятия в аудитории состоят из семинаров-дискуссий, на которых рассматриваются научные основы разработки природоохранных комплексов, и учебных занятий по разработке схем очистки выбросов топливосжигающих устройств, расчету и обоснованию экозащитного оборудования с использованием современных отечественных и зарубежных достижений.

Практические занятия направлены на закрепление теоретических знаний и выработку умений и навыков самостоятельного решения технических задач по предлагаемым темам. Выдаваемый студентам «Перечень практических занятий» позволяет сориентировать студентов в направлении поиска информации по конкретной теме семинара-дискуссии, поиску технических решений по индивидуальным заданиям.

Предлагается широкий спектр литературных источников, позволяющий расширить возможности студентов при самостоятельной подготовке к семинару-дискуссии, выполнению индивидуальных заданий, курсовой работы и экзамену. Кроме того, студентам необходимо знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы. Желательно готовить конспекты по изучаемым темам. Это особенно относится к тематике семинарских занятий, на которых производится дискуссия по предложенной тематике. При этом студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при выполнении курсовой работы.

Впроцессе проведения практических занятий используются различные методики

иформы работы: экспресс-опрос, семинар-дискуссия, демонстрация разработанных схем

итехнических решений на доске, тестирование, обучающие игры. Обязательно используются наглядные пособия.

На практических занятиях осуществляется текущий контроль работы обучающихся, включая контроль выполнения индивидуальных заданий.

3.2. Вопросы по тематике семинаров-дискуссий

Подготовка к семинарским занятиям призвана сформировать у студентов навыки самостоятельного анализа информации по теме, умение дать по тому или иному техническому решению или проблеме аргументированный ответ, умение ориентироваться в литературных источниках, формулировать собственные оценки, выводы, мнения по предложенной тематике.

Важной функцией семинарских занятий является углубление знаний, полученных в процессе подготовки к семинарудискуссии, их закрепление и применение при подготовке к выполнению индивидуальных заданий.

Семинарские занятия включают в себя такие формы учебной деятельности как устные выступления с докладами и их обсуждения, экспресс-опрос по теме и анализ особенностей решения обсуждаемой технической проблемы.

Особенно высоко оценивается выполнение презентаций по предложенной тематике. Таким образом, семинарские занятия как активная форма изучения темы, являются

оптимальным средством контроля учебной деятельности студентов, а итоговые оценки, полученные на семинарских занятиях, влияют на результаты промежуточной аттестации.

45

3.3. Содержание практических и семинарских занятий

Занятие 1

Семинар-дискуссия

Тема: Природоохранные комплексы для защиты атмосферного воздуха при использовании ядерного топлива [11]

В процессии дискуссии должны быть обсуждено негативное воздействе атомных станций на компоненты окружающей среды, в том числе атмосферный воздух, рассмотрены загрязняющие вещества и проанализированы ответы на следующие вопросы:

1.Что такое ядерное топливо?

2.Приведите способы производства тепловой энергии из ядерного топлива.

3.Докажите преимущество ядерного топлива с позиции удельного тепловыделе-

ния.

4.Какие виды ядерных реакторов используются при производстве тепловой энергии на атомных станциях теплоснабжения (АСТ)?

5.Какие вещества используют в виде замедлителей ядерной реакции?

6.Какие токсичные вещества образуются при эксплуатации оборудования, использующего ядерное топливо?

7.Перечислите звенья технологического процесса, в которых выделяются (или могут выделяться) радиоактивные вещества.

8.Приведите характеристику радиоактивных веществ.

9.Какое оборудование используется для очистки вентиляционных выбросов от радиоактивных веществ?

10.Назовите тип ткани, используемой в тканевых фильтрах для улавливания радиоактивных аэрозолей.

11.Как снизить радиоактивность инертных газов, выбрасываемых в атмосферу?

12.Приведите оборудование, используемое в схеме очистки газообразных отходов по радиохроматическому методу.

Занятия 2-3

Природоохранные комплексы для защиты атмосферного воздуха и водоемов при использовании ядерного топлива

Студенты выполняют на классной доске схемы очистки вентиляционных выбросов атомных станций, включая местные отсосы от реакторов [11].

Обсуждаются различные виды очистного оборудования для защиты воздушного бассейна. Приводятся конструкции тканевых фильтров-поглотителей, газгольдеров, фильтров - адсорберов для очистки газообразных выбросов.

Выполняются схемы очистки сточных вод атомных энергетических установок, а именно:

- схема очистки сточных вод от радиоактивных веществ на ионообменных филь-

трах

-схема электродиализной установки для очистки сточных вод от радиоактивных веществ;

-схему очистки методом осаждения радиоизотопов (назвать используемые коагу-

46

лянты);

-схема очистки методом обратного осмоса (какими свойствами должны обладать полупроницаемые мембраны);

-схема очистки вод высокого уровня радиоактивности (приведите конструкции выпарных аппаратов).

Занятие 4 Разработка схем технологической очистки выбросов ТЭЦ и котельной от

оксидов азота

Технологические методы снижения загрязнения атмосферы оксидами азота, содержащимися в выбросах топливосжигающих установок, основаны на достижении такого режима горения, при котором образование оксидов азота минимально. Поэтому в начале занятия проводится экспресс-опрос по информации, изученной в 1 семестре по предмету «Экологическая безопасность и охрана труда в теплоэнергетике». Студенты выполняют графики образования оксидов азота в зависимости от температуры в зоне реакции, коэффициента избытка воздуха и теплового напряжения в топочной камере.

Затем рассматриваются схемы очистки применительно к промышленным котлам и котлам ТЭЦ. Сопоставляется степень снижения выбросов оксидов азота при использовании каждой схемы:

-ступенчатой подачи окислителя в топочную камеру;

-ввода воды и пара в топочную камеру;

-рециркуляции продуктов сгорания в топочную камеру; - использование специальных горелочных устройств.

В процессе дискуссии студенты обсуждают следующие вопросы.

1.Какова область применения метода ступенчатого сжигания в энергетических и промышленных котлах? Приведите схемы.

2.Сопоставьте метод ступенчатого сжигания с другими способами подавления образования NOх.

3.Каким образом действует ввод воды или водяного пара в топочную камеру на синтез оксидов азота в котлах? Укажите преимущества и недостатки метода. Сопоставьте

сдругими методами подавления NОх в котлах.

4.Как влияет рециркуляция продуктов сгорания на снижение образования оксидов азота в топках котлов. Приведите схемы рециркуляции.

5.Сопоставьте метод рециркуляции продуктов сгорания с другими методами подавления NОх в котлах.

6.Приведите метод снижения выброса оксидов азота путем оснащения топочных камер котлов специальными топливосжигающими устройствами с пониженным образованием NОх.

47

Занятия 5-6

Семинар-дискуссия Тема: Технологические методы очистки продуктов сгорания котельных и ТЭЦ

от продуктов неполного сгорания [ 8,11 ]

Технологические методы снижения загрязнения атмосферы продуктами неполного сгорания (СО, сажа, бенз/а/пирен), содержащимися в выбросах топливосжигающих установок, основаны на достижении полноты сгорания органического топлива.

Поэтому в начале занятия проводится экспресс-опрос по информации, изученной в 1 семестре по предмету «Экологическая безопасность и охрана труда в теплоэнергетике», касающейся механизма образования СО, сажи, бенз/а/пирена.

Далее анализируются причины неполного сгорания топлива – недостаток окислителя в топочной камере, повышенные и пониженные тепловые нагрузки, недостаточная температура в зоне реакции и недостаточное время пребывания продуктов сгорания в высокотемпературной зоне топочной камеры. Анализ производится применительно к каждому из видов топлива, используемого в топливосжигающих установках – твердому, жидкому, газовому.

Далее рассматриваются способы проведения режимно-наладочных испытаний котлов с целью достижения максимально возможного КПД, в том числе за счет снижения потерь теплоты от неполного сгорания топлива.

В процессе дискуссии студенты обсуждают следующие вопросы.

1.При сжигании какого топлива легче всего обеспечить полноту сгорания в топочной камере и почему?

2.Почему при сжигании твердого топлива выделяется больше продуктов неполного сгорания, чем при использовании природного газа?

3.Почему выброс продуктов неполного сгорания мазута зависит от состояния мазутного хозяйства?

4.Как влияют потери энергетического потенциала топлива от неполного сгорания на КПД котла?

5.Охарактеризуйте режимноналадочные испытания котлов как способ охраны воздушного бассейна от СО, сажи, бенз/а/пирена

6.Назовите этапы проведения режимноналадочных испытаний котлов.

7.С какой целью составляются эколого-технологические режимные карты котлов?

8.Приведите графические зависимости образования токсичных веществ от тепло-

вой нагрузки котлов и коэффициента избытка воздуха в топочной камере.

Занятие 7-8

Оформление режимно-экологической карты парового котлоагрегата

Задача: по заданным результатам теплотехнических испытаний определить параметры работы котлоагрегата :

- потери теплоты с уходящими газами q2;

- потерю теплоты от неполноты сгорания топлива q3; 48

-расход топлива на котел;

-удельный расход топлива на тонну производимого котлом пара;

-удельный расход топлива на единицу тепловой энергии.

Далее выполняются графические зависимости потерь теплоты и КПД котлоагрегата от коэффициента избытка воздуха и тепловых нагрузок котлов.

Занятия 9-11

Оборудование для очистки продуктов сгорания ТЭЦ и котельных от твердых частиц

В процессе практических занятий студенты на классной доске приводят схемы очистки продуктов сгорания от твердых частиц и выполняют эскизы экозащитного обо-

рудования [8,11,16,26-28].

Сначала рассматривается и анализируется механизм сепарации твердых частиц в потоке при использовании различных типов экозащитного оборудования: сухие уловители (осадительные камеры, жалюзийные уловители, центробежные аппараты, тканевые фильтры, электрофильтры) и мокрые уловители (полые скрубберы, скрубберы Вентури, центробежные скрубберы, ударно-инерционные аппараты).

Приводится характеристика каждого вида пылезолоулавливающего оборудования, анализируются преимущества и недостатки.

По заданию руководителя выполняется расчет циклона, расчет блока циклонов, расчет центробежного скруббера. Анализируются результаты расчета.

Занятия 12-13

Оборудование для термической очистки выбросов. Дожигательные устройства. Конструкции. Расчет.

Впроцессе практических занятий студенты на классной доске приводят схемы термической очистки дымовых газов от горючих веществ, а также выполняют эскизы экозащитного оборудования [8,26].

Сначала рассматривается и анализируется механизм дожигания токсичных горючих веществ (СО, сажи, бенз/а/пирена), которые по причине неполного сгорания остались в продуктах сгорания, путем установки специальных дожигательных устройств на выходе из топочной камеры. Выполняется расчет конструктивных и режимных характе-

ристик дожигательного устройства.

Далее рассматривается работа котла в качестве инсинератора, когда топочная камера данного котла используется для нейтрализации отходящих газов или вентиляционных выбросов других производственных процессов, если в этих выбросах содержатся горючие вещества. Выполняется расчет возможности использования котла в качестве инсенератора при подаче вентиляционных выбросов, содержащих горючие вещества, в качестве воздуха, необходимого для горения. Проводится анализ работы котла в этих условиях во избежание эксплуатационных нарушений.

Взаключение проводится расчет автономной топочной камеры для дожигания горючих газов, выделившихся в заданном преподавателем технологическом процессе (например, сбросные газы битумного производства). Определяются расход топлива, тепловое напряжение топочной камеры, необходимые размеры топочной камеры.

49

Занятия 14-15

Оборудование для каталитической очистки выбросов. Конструкции каталитических реакторов. Выбор аппаратов. Расчет.

В процессе практических занятий студенты на классной доске приводят схемы каталитической очистки дымовых газов, а также выполняют эскизы экозащитного оборудования [8].

Сначала рассматривается и анализируется механизм катализа и используемые катализаторы.

Особое внимание обращается на следующие характеристики катализаторов:

-температура, при которой катализатор эффективно окисляет или восстанавливает вредные вещества.

-объемная скорость прокачивания через катализатор, ч-1.

-материал катализатора

Наиболее важным представляется поиск катализаторов применительно к схемам каталитической очистки продуктов сгорания от горючих веществ и оксидов азота.

Следует проанализировать перспективные направления развития конструкций каталитических реакторов и катализаторов.

Далее выполняется расчет каталитических реакторов применительно к различным схемам очистки продуктов сгорания.

Занятия 16-17

Оборудование для сорбционной очистки выбросов. Абсорберы. Адсорберы. Конструкции. Выбор аппаратов. Расчет

В процессе практических занятий студенты на классной доске приводят схемы сорбционной очистки дымовых газов, а также выполняют эскизы экозащитного оборудо-

вания [8,26-28].

Рассматриваются особенности процессов сорбции: адсорбция, адсорбция. Анализируются свойства наиболее распространенных адсорбентов и абсорбентов и требования, предъявляемые к ним. Приводятся схемы сорбционной очистки от оксидов азота (NOx) и серы (SO2), а также конструкции адсорберов и абсорберов.

Анализируются схемы очистки выбросов от SO2 основанные на использовании следующих абсорбентов:

-известковый (суспензия СаО); -содовый (раствор соды); -магнезитовый (суспензия МgО); -цинковый (суспензия ZnO).

Проводится поверочный расчет центробежного скруббера (продолжение расчета, выполняемого на занятии №11 в части очистки от серы. При недостаточной степени очистки делается вывод об использовании абсорбера вместо скруббера.

50