10768

Занятия 18-19

Семинар-дискуссия Тема: Разработка комплексных схемы очистки продуктов сгорания от

оксидов углерода, азота и серы

Ранее рассматривались методы и схемы очистки от вредных веществ, образующихся в процессах сжигания различных видов органического топлив.

Впроцессе данного семинара-дискуссии анализируются комплексные схемы очистки продуктов сгорания от оксидов углерода, азота и серы. Это схемы, в которых используется комплекс мероприятий, направленных на снижение различных токсичных веществ или одного вещества, но разными способами.

Комплексные схемы разбиты на отдельные блоки, различающиеся набором экозащитного оборудования и его элементов в зависимости от конструкции, срока службы котельного оборудования и требуемой степени очистки выбрасываемых в атмосферу продуктов сгорания.

Анализируются комплексные схемы, представленные в [8]. Выявляется, анализируется и обосновывается набор очистного оборудования.

Впроцессе дискуссии студенты готовят ответ на следующие вопросы:

1.Что такое комплексные схемы очистки продуктов сгорания?

2.Проведите сопоставление комплексных схем №1 и№2. Какие блоки и почему входят в эти схемы?

3.Каковы особенности высокотемпературного восстановления оксидов азота в схеме № 2? С какой целью в этой схеме устанавливается дожигательное устройство?

4.В чем отличие окислительно-абсорбционной комплексной схемы очистки (№4) от окислительно – хемосорбционной (№5)?

5.Какие сочетания экозащитного оборудования используются в комплексной схеме очистки от твердых частиц и почему?

Занятия 20-21

семинар-дискуссия Тема: Монтаж, наладка и правила эксплуатации экозащитной техники

В процессе дискуссии обсуждаются [27] основные правила монтажа, состав работ по приемке систем очистки вредных выбросов, особенности пуско-наладочных испытаний, правила эксплуатации газоочистных и пылезолоулавливающих установок а также основные положения техники безопасности установок, в которых очищаются легковоспламеняющиеся газы или взрывоопасные пыли.

Впроцессе дискуссии студенты готовят ответ на следующие вопросы:

1.Какие параметры технологического процесса проверяются в начале монтажа природоохранного оборудования?

2.Что должны предпринимать специалисты – монтажники в случае несоответствия запроектированных природоохранных комплексов реальным условиям основного технологического оборудования?

3.Какие параметры очистного оборудования проверяются при приемке смонтированного природоохранного оборудования?

51

4.Приведите состав работ, выполняемых при проведении пуско-наладочных испытаний природоохранного оборудования.

5.Перечислите обязанности администрации предприятия в процессе эксплуатации газоочистных и пылезолоулавливающих установок.

6.Укажите порядок проведения аварийных остановок очистного оборудования.

7.Какой режим работы природоохранного оборудования считается аварийным?

8.Какое оборудование должно быть установлено в установках, где очищаются горючие газы, легковоспламеняющиеся газы или взрывоопасные пыли?

9.Какая температура должна поддерживаться на поверхности корпусов аппаратов?

10.По какой причине уплотняются отверстия в корпусах аппаратов очистки?

11.Назовите правила безопасности при эксплуатации электрофильтров.

Занятие 22

Расчет шумового загрязнения. Мероприятия по снижению уровня шума Тема: Методы защиты окружающей среды от шума

Заполняется таблица данных об уровнях шума, создаваемого оборудованием котельной. Источниками шума в котельной установке являются, котлы, вентиляторы, дымососы, насосы, сети воздуховодов и дымоходов.

При работе оборудования котельной различают следующие виды шумов: корпусной шум, порождаемый механическими вибрациями теплогенерирующего оборудования; воздушный шум [28,29], непосредственно создаваемый дутьевыми вентиляторами и дымососами, а также процессом горения природного газа.

Основными источниками воздушного шума, требующими в ряде случаев использования специального шумоглушительного оборудования, являются горелка котла (если используется вентиляторная горелка) и система отвода дымовых газов от котлов.

Определяется радиус шумового воздействия котельной. Для этого проводится расчет затухания шума и определяется необходимость разработки природоохранных мероприятий. Экозащитные мероприятия разделяются на архитектурно-планировочные и строи-

тельно-акустические методы снижения уровня шумового воздействия. При проектировании ко-

тельной прежде всего используется эффективная планировка. Далее используются строительные конструкции из материалов, подобранных с учетом звукоизолирующих свойств стен, перегородок, дверей, окон [28]. Затем разрабатываются мероприятия по снижению шума и вибрации оборудования котельной, газоходов, воздуховодов. Если этих мер недостаточно, то устанавливаются шумозащитные экраны на границе территории котельной и жилой застройки.

Занятия 23

семинар-дискуссия

Тема: Технологические методы защиты водного бассейна от вредных сбросов энергетических систем

В дискуссии рассматривается комплекс технологических методов снижения загрязнения водного бассейна вредными сбросами котельной [28, 22-24].

Обсуждаются две группы технологических методов – снижение производительности водоподготовки и снижение расхода продувки паровых котлов для уменьшения мас-

52

сы сбрасываемых вредных веществ.

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.Какие из методов очистки следует считать технологическими?

8.Как можно снизить производительность водоподготовки в котельной (проанализировать тепловую схему котельной)?

9.Какими методами можно очистить конденсат, возвращающийся в котельную, в зависимости от примесей, содержащихся в нем?

10.Назовите пути снижения расхода продувочной воды в котельной.

Занятия 24-25

Схемы очистки конденсата оксидов железа [22,28]

Краткая информация.

При нормальной эксплуатации пароконденсатного тракта решающим фактором образования окислов железа в конденсате является схема обработки воды, поступающей на питание паровых котлов. При использовании схемы натрий-катионирования образовавшаяся за счет распада в котле NaHCO3 и Ма2СО3 углекислота вызывает затем коррозию пароконденсатного тракта. Следует в первую очередь принять все меры, устраняющие возможность протекания коррозионных процессов, и только после этого рассматривать вопрос очистки конденсата от продуктов коррозии.

Содержание продуктов коррозии особенно велико в пусковой период, когда с оборудования и трубопроводов смываются окислы железа, образовавшиеся при монтаже и предпусковой стоянке.

Основными продуктами коррозии являются окислы железа — магнетит Fe3O4 и гематит α Fe2O3 и гидроокиси - Fe(OH)3 и Fe(OH)2.

Для очистки конденсата от оксидов железа используется следующая аппаратура:

1.Целлюлозные фильтры намывного типа (так называемые набивные фильтры требуют значительных затрат труда и времени на перегрузку целлюлозы и поэтому применяются редко).

2.Механические (одно-, двух- и трехкамерные) или водород-катионитные фильтры с использованием в них сульфоугля (при температуре конденсата до 90° С) или катионита КУ-2 (при температуре конденсата до 120° С).

3.Электромагнитные аппараты и намывные ионитные фильтры.

На практическом занятии студенты на классной доске выполняют схемы очистки конденсата на целлюлозных фильтрах и водород-катионитовых фильтрах, приводят эскизы перечисленного выше оборудования очистки конденсата и анализируют представленные конструкции с позиции их преимуществ и недостатков.

53

Занятия 26-27

Разработка схемы очистки конденсата от загрязнения маслами (нефтепродуктами)[22,28]

Краткая информация Конденсат, загрязненный смазочными маслами и нефтепродуктами, может содер-

жать этих примесей более 150 мг/л. При содержании масел более 10 мг/л обычно образуется неустойчивая эмульсия, поэтому первоначальная стадия очистки конденсата может осуществляться путем отстоя. Отстой конденсата осуществляется в специальных бакахотстойниках, рассчитанных на 1,5-2 ч пребывания в них конденсата. Отстоявшийся конденсат подается на механические фильтры. Механические фильтры загружаются нефтяным или каменноугольным коксом, дробленым антрацитом, термоантрацитом (возможно отработанным активированным углем); размер зерен фильтрующего материала 1-3 мм. Фильтрование замасленного конденсата через механические фильтры производится со скоростью 5-7 м/ч. Отключение фильтров на промывку производится при достижении сопротивления фильтра примерно до 10 м вод. ст.

На практическом занятии студенты на классной доске выполняют схему очистки конденсата от загрязнения маслами (нефтепродуктами), приводят эскизы перечисленного выше оборудования очистки конденсата и анализируют представленные конструкции с позиции их преимуществ и недостатков.

Занятия 28-29

Разработка схемы очистки конденсата, возвращающегося из мазутного хозяйства котельной [22,28]

Краткая информация Пар в мазутном хозяйстве котельных используется в подогревателях мазута, резер-

вуарах хранения мазута, лотках и нулевых емкостях. Общий расход пара в мазутном хозяйстве котельных составляет обычно от 1 до 20 т/ч. Чаще всего конденсат сливается в дренаж из-за сложности очистки от мазута.

В качестве первоначальной стадии обработки (после отстоя), задерживающей основную массу проскочившего мазута, устанавливается механический фильтр , загруженный коксом или термоантрацитом - более дешевыми, чем активированный уголь. Ко-

рые работают по скользящему графику: фильтр, загруженный свежим активированным углем, работает вначале в качестве второй ступени ФАУ. Когда периодический контроль сигнализирует о приближении содержания мазута в фильтре к допускаемой для установленных котлов норме, фильтр переключается на работу в качестве первой ступени

54

ФАУ, а ФАУ, работавший в качестве первой ступени, загружается свежим активированным углем и вновь становится фильтром второй ступени ФАУ.

На практическом занятии студенты на классной доске выполняют схему очистки конденсата от загрязнения стоками мазутного хозяйства, приводят эскизы перечисленного выше оборудования очистки конденсата и анализируют представленные конструкции с позиции их преимуществ и недостатков.

Занятия 30-31

Семинар-дискуссия Сопоставление технологических методов снижения загрязнения водного бас-

сейна и методов очистки стоков[28,22-24]

На семинаредискуссии студенты анализируют все перечисленные ранее технологические методы снижения загрязнения водного бассейна, включающие:

-максимальный возврат конденсата в котельную в результате его очистки в местах загрязнения по предложенным на занятиях №№24-29 методами;

-снижение расхода продувочных вод паровых котлов за счет осуществления ступенчатого испарения, включая установку ступеней (перегородок) в барабане котлов

В процессе дискуссии студенты должны дать аргументированный ответ на вопро-

сы:

1. Какие методы очистки сточных вод энергетических установок Вы знаете? 2. Какие из методов очистки следует считать технологическими и почему?

3. Как можно снизить производительность водоподготовки в котельной (проанализировать тепловую схему котельной)?

4. Какими методами можно очистить конденсат, возвращающийся в котельную, от продуктов коррозии – оксидов железа?

5. Какое оборудование устанавливается для очистки конденсата от масел (нефтепродуктов)

6. Приведите схему очистки конденсата, возвращающегося из мазутного хозяйства котельной.

7. Какое оборудование устанавливается в схеме очистки конденсата, возвращающегося из мазутного хозяйства в котельную?

8. От чего зависит процент продувки паровых котлов?

9. Назовите пути снижения расхода продувочной воды в котельной.

55

4. Методические рекомендации по выполнению самостоятельной

работы

4.1. Общие рекомендации для проведения самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.

Целями самостоятельной работы студентов являются: систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов; углубление и расширение теоретических знаний; формирование умений использовать нормативную, справочную документацию и специальную литературу; развитие познавательных способностей и активности студентов; формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.

В соответствии рабочей программой, самостоятельная работа по данной дисциплине составляет 62 часа и проводится в следующих направлениях:

-подготовка к семинарским занятиям по предложенным темам;

-подготовка к практическим занятиям;

-выполнение индивидуальных заданий по практическим занятиям;

-выполнение курсовой работы;

-подготовка к промежуточной аттестации

Для успешного решения поставленных задач студентам предлагается список литературных источников, приведенный на стр.62 данного пособия. Кроме того, студент может использовать собственный поиск через систематический каталог в библиотеке, просмотр специальных периодических изданий по рассматриваемым темам и анализировать материалы, размещенные в сети Интернет. При этом следует учитывать, что учебники и учебные пособия предназначены студентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя.

4.2 Темы для на самостоятельного изучения

Студенты самостоятельно готовятся к лекционным и семинарским занятиям в соответствии с рассмотренными ранее темами лекций (см. раздел 2) и темами семинаровдискуссий (см раздел 3).

4.3.Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы

1.Лебедева, Е.А.. Охрана воздушного бассейна от вредных технологических и вентиляционных выбросов: учебное пособие.- Н.Новгород, ННГАСУ, 2010 -196с.

2.Лебедева, Е.А., Гордеев. А.В.. Проектирование, наладка и эксплуатация комплексных природоохранных систем: Учебное пособие - Н.Новгород. ННГАСУ, 2007.- 82 с.

3.Лебедева, Е.А., Гордеев А.В. Экозащитная техника: Учебное пособие. - Н.Новгород.

ННГАСУ, 2007.- 82 с

4.Лебедева, Е.А., Гордеев А.В., Лощилова Е.В. Экологическая оценка выбросов котельной в атмосферу : учеб. - метод. пособие.- Н.Новгород, ННГАСУ-2015.- 56с.

5.Лебедева Е.А., Гордеев А.В. Определение допустимых сбросов котельной в водоемы : учеб. - метод. Пособие.- Н.Новгород, ННГАСУ, 2016.- 57с.

56

5. Методические указания по выполнению курсовой работы

Курсовая работа выполняется в 3-ем семестре по заданию, выданному руководителем (см. приложение А).

Задачей курсовой работы является разработка комплекса природоохранных мероприятий для предложенной в задании котельной.

Студентам предлагаются следующие примерные темы курсовой работы:

Разработка комплекса природоохранных мероприятий для паровой котельной с 5-

юкотлами ДЕ-10-14;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для паровой котельной с

4-мя котлами ДЕ-16-14;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для паровой котельной с 3- мя котлами ДЕ-25-14;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для паровой котельной с 3- мя котлами ДКВР-20 – 13.

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для паровой котельной с 3- мя котлами ДКВР-20 – 13.

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для паровой котельной с 4-мя котлами ДКВР10 – 13;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для водогрейной котельной с 4-мя котлами КВ-ГМ-10;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для водогрейной котельной с 2-мя котлами КВ-ГМ-20;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для водогрейной котельной с 4-мя котлами фирмы Buderus;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для водогрейной котельной с 5-ю котлами фирмы Buderus;

-Разработка комплекса природоохранных мероприятий для водогрейной котельной с 2-мя котлами ДЕВ-10.

Каждый студент в соответствии с исходными данными проводит экологическую оценку котельной установки по фактору загрязнения воздушного и водного бассейнов.

Экологическая оценка котельной установки по фактору загрязнения воздушного бассейна рассчитывается в двух вариантах: до и после установки энергосберегающего оборудования конденсационного типа. Повышение приземной концентрации загрязняющих веществ в результате установки конденсационного аппарата (за счет снижения температуры и расхода продуктов сгорания) компенсируется экологическим эффектом от установки энергосберегающего оборудования (контактного экономайзера или аппарата калориферного типа).

Расчет массы вредных веществ, содержащихся в выбросах котельной в атмосферу, проводитсяс использованием программного обеспечения.

57

Выявляется необходимая степень снижения концентрации вредных веществ, содержащихся в продуктах сгорания органического топлива до установки энергосберегающего оборудования конденсационного типа; принимается схема очистки выбросов в атмосферу.

Выполняется расчет энергосберегающего оборудования (контактного экономайзера или аппарата калориферного типа); оценивается экологическая эффективность энергосберегающего оборудования; корректируется принятая комплексная схема очистки выбросов в атмосферу;

Выполняется расчет массы вредных веществ, содержащихся в сточных водах котельной установки. Выбирается один из технологических методов очистки сточных вод - снижение количества сточных вод (очистка конденсата в месте использования пара или снижение продувки паровых котлов) и разрабатывается схема технологической очистки стоков котельной.

Графическая часть работы состоит из 1 листа формата А1. На листе выполняются:

-схема газо-воздушного тракта котельной с энергосберегающим оборудованием и природоохранными комплексамипо снижению загрязнениявоздушного бассейна (с экспликацией);

-таблица выбросов вредных веществ в атмосферу (до и после очистки); конструкция (схема или план и разрезы) энергосберегающего и экозащитного оборудования с экспликацией;

-таблица сбросов вредных веществ в водоем (дои после очистки);

-схема обработки конденсата с целью сниженияпроизводительности химической водоподготовки и количества стокови загрязняющих веществ встоках котельной.

58

6.Методические рекомендации по подготовке к промежуточной

аттестации

Перед сдачей экзамена студентам выдается список подготовительных вопросов, охватывающих весь спектр тем по курсу. Экзаменационный билет состоит из 2х вопросов.

Непосредственно перед экзаменом проводится консультация, на которой рассматриваются наиболее сложные темы, а преподаватель отвечает на вопросы студентов, возникшие в ходе подготовки к промежуточной аттестации.

Ниже представлен перечень вопросов, содержащихся в билетах к экзамену.

1.Назовите основные разделы проекта «Охрана окружающей среды». Приведите краткое содержание отдельных разделов.

2.Какие вредные вещества выделяются при сжигании органических топлив? Приведите характеристики загрязняющих веществ.

3.Охарактеризуйте воздействие каждого из веществ, образующихся при сжигании топлива. Приведите - физико-химические свойства, класс опасности, ПДК.

4.Приведите характеристики газообразных выбросов АЭС. Какое воздействие оказывают выбросы атомных станций на окружающую среду?

5.Приведите механизм образования оксида углерода при сжигании органических

топлив.

6.Приведите механизм образования сажи и бенз/а/пирена) при сжигании органических топлив

7.Приведите механизм образования оксидов серы при сжигании органических топлив

8.Каков механизм образования оксидов азота при сжигании органических топлив?

9.Оцените потери теплоты с уходящими газами и от химической неполноты сгорания с экологических позиций.

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

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

12.Приведите графические зависимости образования токсичных веществ от тепловой нагрузки котлов и коэффициента избытка воздуха в топке.

13.Какова область применения метода ступенчатого сжигания в энергетических котлах? Сопоставьте этот метод снижения выброса оксидов азота с другими способами подавления образования NOх. Приведите схемы.

14.Каким образом действует ввод воды или водяного пара в топочную камеру на синтез оксидов азота в энергетических котлах? Укажите преимущества и недостатки метода. Сопоставьте с другими методами подавления NОх в котлах.

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

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

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

18.Приведите технологические методы снижения выброса сернистых соединений. Назовите способы удаления серы из мазута на нефтеперерабатывающих заводах и ТЭС.

19.Назовите способы снижения сернистых соединений при сжигании серосодержащих органических топлив в топочной камере.

20.Приведите классификацию методов термического обезвреживания вредных веществ.

21.Назовите особенности каталитического метода обезвреживания выбросов и ха-

59

рактеристики катализаторов окисления.

22.Приведите схемы каталитических реакторов. Каковы преимущества и недостатки каталитических реакторов различных конструкций?

23.Приведите адсорбционные схемы очистки продуктов сгорания органических топлив. Какие адсорбенты Вы знаете? Свойства и сравнительная характеристика адсорбентов 24.Что такое абсорбция и хемосорбция? Как использовать эти процессы для очист-

ки продуктов сгорания от оксидов азота? Приведите и схемы очистки.

25.Как осуществляются сорбционные методы очистки продуктов сгорания от оксидов серы? Приведите реакции и схемы очистки.

26.Приведите комплексную схему очистки продуктов сгорания от оксида углерода, сажи, бенз/а/пирена и оксидов азота.

27.Приведите комплексную схему глубокой очистки продуктов сгорания от оксидов азота с использованием каталитического метода.

28.Приведите комплексную схему глубокой очистки продуктов сгорания от оксидов азота и оксидов серы с использованием озона.

29.Каким оборудованием оснащены комплексные схемы очистки продуктов сгорания от твердых частиц?

30.Какие схемы очистки газообразных выбросов атомных станций Вы знаете? Приведите схему газгольдерной установки для выдержки газов в периоды перегрузки.

31.Приведите схему адсорбционной очистки газообразных выбросов от радиоактивных аэрозолей. Назовите виды и характеристику применяемых адсорбентов.

32.Приведите схему улавливания радиоактивных аэрозолей методом фильтрации. Какие ткани используются для улавливания аэрозолей?

33.Приведите ступенчатую схему очистки выбросов от радиоактивных веществ с использованием радиохроматографического метода.

34.Какие методы снижения шумового и вибрационного загрязнения энергетическими установками Вы знаете?

35.Охарактеризуйте загрязнение водного бассейна сточными водами энергетических установок. Какое воздействие на качество водоемов они оказывают?

36.Приведите характеристику стоков водоподготовительных установок котельных

иТЭС. Какие загрязняющие вещества сбрасываются со стоками химводоочистки и как производится расчет массы этих веществ?

37.Приведите характеристику продувочных вод котлов. Как производится расчет загрязняющих веществ, содержащихся в продувочных водах котлов?

38.Приведите методику расчета предельно допустимых сбросов котельных и ТЭС.

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

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

41.Приведите схему очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами.

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

43.Какие методы очистки сточных вод атомных энергетических установок Вы знаете? Приведите схему очистки сточных вод от радиоактивных веществ на ионообменных фильтрах.

44.Какие методы очистки сточных вод атомных энергетических установок Вы знаете? Приведите схему электродиализной установки для очистки сточных вод от радиоактивных веществ.

45.Приведите технологическую схему очистки методом осаждения радиоизотопов. Назовите используемые коагуляторы.

46.Приведите схему очистки методом обратного осмоса. Какими свойствами должны обладать полупроницаемые мембраны?

47.Приведите схему очистки вод высокого уровня радиоактивности. Какие кон-

60