Известковый способ очистки дымовых газов от двуокиси серы
Курсовая
работа
Известковый
способ очистки дымовых газов от двуокиси серы
Содержание
Введение
. Вредное воздействие выбросов
. Диоксид серы, его свойства,
поведение в атмосферном воздухе и природе
. Технологии сероочистки дымовых
газов
.1 Сухие технологии
.2 Мокро - сухие технологии
.3 Мокрые технологии
4. Расчет известкового метода
очистки дымовых газов
Заключение
Список используемой литературы
известковая
очистка дым диоксид серы
Введение
Одним из основных источников экологически негативного
воздействия на окружающую природную среду являются предприятия ТЭК
(топливно-энергетического комплекса). Из отраслей ТЭК наибольшее воздействие
оказывает энергетика. Тепловые электростанции - основной источник загрязнения
природы в энергетике.
Рабочая масса органического топлива состоит из
углерода, водорода, кислорода, азота, серы, влаги и золы. В результате полного
сгорания топлива образуется углекислый газ, водяные пары, оксиды серы, азота и
зола.
При неполном сгорании топлива в топках может также
образовываться оксид углерода СО, углеводороды CH4, C2H4
и другие, а также канцерогенные вещества.
Выбрасываемые в атмосферу из дымовых труб
электростанций токсичные вещества оказывают вредное воздействие на весь
комплекс живой природы, называемой биосферой. Биосфера включает в себя
прилегающий к поверхности Земли слой атмосферы, верхний слой почвы и верхние
слои водных поверхностей. Для того чтобы защитить окружающую среду от
загрязнений необходимо очищать дымовые газы. Данная работа посвящена рассмотрению
способов очистки дымовых газов известковым способом.
1.
Вредное воздействие выбросов
В атмосферу попадают выбросы не только ТЭС, но и
других промышленных предприятий, а также моторизированного транспорта и прочих
источников загрязнения, связанных с деятельностью человека.
К числу загрязнителей чистого воздуха следует
отнести все вещества, изменяющие его естественный состав. Естественный состав
чистого воздуха приведен ниже в таблице 1.1
Таблица 1.1
|
Компонент
|
Объемная
концентрация, %, в расчете на сухой воздух
|
|
Кислород
О2
|
20,93
|
|
Азот
N2
|
78,10
|
|
Аргон
Ar
|
0,9325
|
|
Диоксид
углерода СО2
|
0,03
- 0,04
|
|
Водород
Н2
|
0,01
|
|
Неон
Ne
|
0,0018
|
|
Гелий
Не
|
0,0005
|
|
Криптон
Kr
|
0,0001
|
|
Ксенон
Xe
|
0,000009
|
Токсичные вещества, содержащиеся в дымовых
газах, воздействуют на растения, животный мир и людей, а также на строительные
конструкции, здания и сооружения.
Наиболее чувствительны к воздействию SO2
растения. Токсическое воздействие SO2 связано с повреждением
поверхности листьев или хвои из-за разрушения содержащегося в них хлорофилла.
Одно из наиболее отрицательных воздействий атмосферных загрязнений на людей
связано с образованием так называемых токсических туманов, возникающих при
резком возрастании концентрации атмосферных загрязнений и неблагоприятных
метеорологических условиях. Действие токсических веществ, загрязняющих
атмосферу может вызвать хронические заболевания. Среди этих заболеваний
существенное значение преобретают атеросклероз и связанные с ним коронарные и
дегенеративные заболевания сердца, хронический бронхит, эмфизема, бронхиальная
астма и другие.
В качестве загрязнителей в окружающую среду
поступают также различные оксиды азота. Будучи токсичными дл человека, они
обладают резко выраженным раздражающим действием, особенно на слизистую
оболочку глаза. Оксиды азота плохо растворимы в жидких средах, в связи с чем
они способны глубоко проникать в легкие, вызывая повреждения альвеолярного
эпителия и бронхов.
Оксиды азота, поглощая естественную радиацию как
в ультрафиолетовой, так и в видимой части спектра, снижают прозрачность
атмосферы и способствуют образованию фотохимического тумана - смога.
Количество пыли, поступающего ежегодно в
атмосферу в результате естественных процессов, составляет около 1000 млн. т., в
результате антропогенных процессов 100-200 млн.т.
Вредные примеси в выбросах ТЭС - пыль, оксиды
серы и азота, воздействую на биосферу района расположения электростанции,
подвергаются различным превращениям и взаимодействиям, а также осаждаются,
вымываются атмосферными осадками, поступают в почву и водоемы.
За последнее столетие выявлено заметное
возрастание содержания СO2 в атмосфере, что не оказывает влияние на
людей и животный мир, но при дальнейшем росте может оказать воздействие на
климат планеты.
В свободной атмосфере практически не наблюдается
накопления пыли, оксидов азота и серы в ощутимых размерах. Самые точные приборы
позволяют обнаружить концентрации серы в воздухе в отдалении от источников
выброса в сотни раз меньше допустимых концентраций. Это объясняется также тем,
что время нахождения в атмосфере большинства загрязняющих компонентов не
превышает несколько суток.
2.
Диоксид серы, его свойства, поведение в атмосферном воздухе и природе
Тепловые электрические станции являются
источником выброса соединений серы в атмосферу. Диоксид серы SO2
представляет собой бесцветный газ с резким удушающим запахом, растворяется в
воде.
Диоксид серы SO2, содержащийся в
дымовых газах, практически не влияет на процесс производства энергии. Триоксид
серы SO3, обусловливает сернокислотную точку росы. По ней выбирают
температуру уходящих газов котлов, и она является одним из основных факторов
эффективной работы газоочистки.
Практическое отсутствие воздействия SO2
собственно на процесс производства энергии «компенсируется» активным
воздействием этого вещества на окружающую среду. Во-первых, повышение
концентрации диоксида серы в атмосферном воздухе приводит к раздражению
слизистых оболочек (глаз, органов дыхания) живых существ, включая человека,
вплоть до возникновения хронических респираторных заболеваний. Во-вторых, диоксид
серы в атмосфере под действием озона, образующегося из кислорода воздуха в
результате солнечной радиации, окисляется до триоксида серы SO3:
SO2 + O3 SO3 +
O2.
Последний мгновенно соединяется с водяным паром
воздуха и образует пары серной кислоты.
Озон окисляет также оксиды азота до высших
окислов с конечным образованием паров азотной кислоты HNO3. Пары
обеих кислот имеют плотность в 3 - 4 раза больше плотности воздуха, что
обеспечивает их интенсивное гравитационное осаждение. Атмосферные осадки ускоряют
поступление этих кислот в почву. Процесс вымывания из атмосферы кислых
компонентов, в том числе и дымовых газов, называют кислотными или кислыми
дождями. В результате пресноводные водоемы и реки быстро закисляются, что
приводит к гибели части водной флоры и фауны или замене их другими, более
стойкими формами, но не обеспечивающими необходимую регенерацию воды. К этому
следует добавить, смесь серной и азотной кислот по своей способности растворять
тяжелые металлы приближается к «царской водке». В результате смесь серной и
азотной кислот постоянно растворяет тяжелые металлы и с грунтовыми водами
вносит их в пресную воду и отравляет таким образом живые организмы, включая
человека.
Поведение диоксида серы в воздухе
характеризуется следующим. Расчеты показывают, что примерно 90% SO2
выпадает из дымовых газов на почву в радиусе примерно 15 - 35 высот дымовых
труб. Этим объясняется принятое в большинстве промышленно развитых стран
законодательство по диоксиду серы: обеспечивать не только технически достижимое
содержание SO2 в выбрасываемых в воздух газах, но и степень его
улавливания (около 60% для котлов малой мощности и 90% для котлов большой
мощности). И только 10% SO2 переносятся в другие регионы под
действием атмосферных потоков.
Если учесть, что скорости осаждения SO2
и субмикронных частиц летучей золы (наиболее обогащенных тяжелыми металлами)
практически одинаковы, то закисление пресных водоемов и подземных вод и
загрязнение их тяжелыми металлами происходят одновременно. Поэтому
предотвратить этот процесс можно лишь уменьшением выбросов SO2 до
значений, не снижающих регенеративных возможностей природы.
Таким образом, действие диоксида серы
проявляется двояко: он интенсивно загрязняет район размещения тепловой
электростанции и стимулирует через кислотные дожди интенсивное поступление
тяжелых металлов в пресные водоемы и почвы, а значит и в сельскохозяйственные
продукты.
Если среднегодовая концентрация SO2 в
атмосферном воздухе составляет 0,08 - 0,10 мг/м3, то ухудшается
видимость, возникает дискомфорт, появляются симптомы ухудшения дыхания; если
концентрация SO2 в течении суток составляет 0,25 - 0,5 мг/м3,
то ухудшается состояние пациентов с легочными заболеваниями, повышается
обращаемость людей в больницу, их смертность.
Лиственные растения, ежегодно сбрасывающие
листву, менее подвержены действию SO2. Хвойные растения наоборот
сильнее подвержены влиянию токсических примесей. При концентрации сернистого
газа в воздухе от 0,23 до 0,32 мг/м3 происходит нарушение
фотосинтеза и дыхания хвои, что вызывает усыхание, например сосны за 2 - 3
года. При содержании сернистого газа в воздухе от 0,08 до 0,23 мг/м3
происходит уменьшении интенсивности фотосинтеза без уменьшения интенсивности
дыхания хвои, что приводит к медленному усыханию деревьев. Изменения в ассимиляции
лиственных деревьев начинают ощущаться при концентрации SO2 более
0,5 - 1 мг/м3.
В атмосферном воздухе диоксид серы «живет» до 3
суток и весь выпадает на растительность, здания, почву и природные водоемы.
С учетом всех последствий попадания диоксида серы
в окружающую среду современной считают такую ТЭС, которая имеет необходимые
газоочистные сооружения, обеспечивающие производство экологически чистой
энергии.
Наличие в дымовых газах диоксида серы
обусловлено постоянным присутствием в твердом и жидком топливе (и в природном
газе некоторых месторождений) различных соединений серы - сульфидов и
органических соединений. При окислительном сжигании топлива сера окисляется до
диоксида:
S + O2 SO2.
Восстановительное сжигание для получения
генераторного газа производит сероводород H2S, который затем
сгорает, образуя тот же диоксид:
2H2S + 3O2 2SO2
+ 2Н2О.
Месторождения высокосернистых углей в России
находятся в европейской части страны и на Урале. Угли Сибири и Дальнего Востока
обычно имеют малое содержание серы. Отечественные энергетические мазуты
содержат 2 - 3,5% серы. Попытка организовать в 90-х годах производство
малосернистых мазутов в качестве резервного топлива с содержанием серы около
0,5% для сезонного сжигания оказалась неудачной из-за отсутствия
финансирования.
Для связывания диоксида серы из дымовых газов
предложено более 400 способов, основанных на различных химических и физических
принципах.
Основное место в мировой практике сероочистки
дымовых газов занимают технологии с использованием кальцита и извести.
Используются регенеративные технологии являются
: аммиачно - циклическая, магнезитовая циклическая, двойная щелочная.
Для малой и средней сероочистки возможно
применение золоуловителей - электрофильтров, рукавных фильтров и скрубберов
различной конструкции.
В данной работе будет рассмотрен известковый
метод очистки дымовых газов, который применяется в нескольких технологиях.
3.1
Сухие технологии
Все сухие способы сероочистки основаны на вводе
в дымовые газы сухого реагента в тонко диспергированном (размолотом) виде. Так
в твердом веществе не происходит перемешивания, хемосорбция проходит только на
поверхности частиц. Поэтому внутри частицы всегда остается большое количество
непрореагировавшего реагента. Этим обусловлена необходимость тонкого помола
реагента: чем тоньше помол, тем больше поверхность его контакта с дымовыми
газами.
Степень измельчения реагента прямо влияет на
стоимость реагента: чем тоньше помол, тем больше расход энергии и тем более
сложную схему необходимо применить. Это значит, что и эксплутационные, и
капитальные затраты в систему приготовления реагентов возрастают, что удорожает
реагент.
Существуют два направления сухой сероочистки:
l получение реагента из вводимого в дымовые газы
вещества с последующим взаимодействием полученного реагента с диоксидом серы
дымовых газов;
l ввод в дымовые газы готового
реагента, который сразу же начинает связывать диоксид серы.
К первому случаю относится известняк, ко второму
- известь и сода.
Рассмотрим сухую известковую технологию.
Используется тонко размолотая известь -
негашеная CaO или гашеная Ca(OH)2, которую вводят в конвективную
шахту котла в зону температур примерно 850 0C.
Реагент связывает диоксид серы:
СаO + SO2 + 1/2 O2 CaSO4:
Ca(OH)2 + SO2
CaSO*1/2H2O + 1/2H2O
В зависимости от применяемой извести получают
безводный или полуводный гипс.
Схема установки сероочистки по сухой известковой
технологии показана на рисунке 1.
Рис.1. Принципиальная схема сухой известковой
сероочистки
Она состоит из силоса 1 хранения размолотой
извести, расходного бункера 2, системы 3 пневмотранспорта извести, которую
вводят перед конвективной шахтой котла и ее распределение в объеме газов.
Установка работает следующим образом. Размолотую
известь из станционного силоса подают в расходный бункер, а из последнего в
конвективную шахту котла. Частицы извести под действием тепла дымовых газов
разлагаются с образованием активной извести. При обжиге частицы извести за счет
выделения СO2 становятся пористыми и рыхлыми, что обусловливает
большую поверхность их контакта с дымовыми газами. Известь взаимодействует с SO2,
начиная с температуры газов около 8500C. При температуре газов
примерно 5000C связывание диоксида серы прекращается и летучая смесь
золы с отходами сероочистки уходит с дымовыми газами в золоуловитель. В
результате реакции образуется гипс.
3.2
Мокро - сухие технологии
Технология сероочистки называется мокро - сухой,
если реагент вводится в дымовые газы в виде тонко диспергированной жидкости
(водной суспензии или водного раствора) и вода под действием тепла дымовых
газов испаряется; в результате на выходе из абсорбера прореагировавшее вещество
существует в сухом виде.
При этом имеет место реакция с образованием сульфита
кальция:
Ca(OH)2 + SO2
CaSO3 + H2O.
Ввод реагента в жидком виде ускоряет процесс
сорбции, поскольку в воде и реагент, и диоксид серы присутствуют в ионной
форме, что ускоряет их взаимодействие по сравнению с сухими технологиями и
снижает избыток реагента. Структурная схема мокро - сухого известкового способа
представлена на рисунке 2.
Рис.2. Схема мокросухого способа очистки дымовых
газов от SO2. 1 - катализатор, 2 - РВП, 3 - электрофильтр, 4,7 -
дымососы, 5 - абсорбер, 6 - тканевый фильтр, 8 - подогреватель, 9 - дымовая
труба, 10 - питательная воды, 11 - пар, 12 - угольная пыль, 13 - зола, 14 -
воздух, 15 - впрыск аммиака, 16 - летучая зола, 17 - известь, 18 - вода, 19 -
продукты реакции)
К преимуществам МСС относятся:
1) простота технологической схемы;
2) меньшие капитальные затраты;
) меньший расход тепловой энергии на
подогрев дымовых газов по сравнению со схемой мокроизвестнякового способа;
) отсутсвие сточных вод.
Недостатками способа являются:
1) значительное энергопотребление (3 - 6%
мощности ТЭС);
2) повышенный расход дорогих реагентов
(извести);
) низкое качество сухих отходов
(отсутствие гипсовых вяжущих веществ);
) необходимость установки системы очистки
дымовых газов от твердых частиц (продуктов реакции) после абсорбера.
Из - за этих недостатков МСС получил
ограниченное применение.
3.3
Мокрые технологии
В мокрых технологиях сероочистки дымовые газы
интенсивно промывают водной суспензией или водным раствором извести, что
обеспечивает диссоциацию водой реагента на ионы. При промывке газов,
улавливаемый диоксид серы растворяется в воде и также переходит в ионную форму.
Это максимально ускоряет его связывание реагентом.
Количество орошающей воды, содержащей реагент,
обычно велико, так что теплом дымовых газов можно испарить только небольшое
количество воды - не более 0,5%. При этом дымовые газы сильно охлаждаются. Это
является причиной того, что в мокрых технологиях очищенные дымовые газы
обязательно дополнительно нагревают, чтобы избежать коррозии последующего
газового тракта, включая дымососы и дымовую трубу.
Рассмотрим мокрую известковую технологию. Она
основана на связывании оксидов серы SO2 и SO3 водной
суспензией извести с образованием сульфита кальция и последующим его окислением
до двухводного сульфата (гипса). Основными химическими реакциями водной
технологии являются:
При абсорбции SO2 и SO3:
SO2 + H2O H2SO3;3
+ H2O H2SO4;+ H2O Ca(OH)2;
Ca(OH)2 + H2SO3
CaSO3*1/2 H2O + 3/2 H2O;(OH)2
+ H2SO4 CaSO4*2
H2O;
При получении двухводного гипса:
CaSO3*1/2 H2O
+ 1/2О2
+ 3/2 H2O CaSO4*2 H2O.
Схема мокрой известковой установки сероочистки
показана на рисунке 3.
Рис.3. Принципиальная схема мокрой известковой
сероочистки
Она состоит из абсорбера 1 с несколькими ярусами
орошения 2 и брызгоуловителем 3; насосов 4 циркуляции известковой суспензии;
сборно - окислительной емкости 5; узла 6 принудительного окисления сульфита;
нагревателя 7 очищенных газов; системы гидроциклов 8; узла 9 обезвоживания
гипса; узла 10 нейтрализации и очистки сточных вод; силоса 11 извести;
установки 12 гашения извести; узла 13 приготовления известковой суспензии.
Установка работает следующим образом.
Обеспыленные до 50-100мг/нм дымовые газы поступают в абсорбер. Абсорбер
одноступенчатый с противоточным движением жидкости и газов, газы вводятся в
нижнюю его часть над поверхностью жидкости в сборно - окислительной емкости.
Очищенные газы пропускают через брызгоуловитель для выделения из них капельной
влаги, после чего нагревают на 20 - 25 0С и выбрасывают в атмосферу.
Суспензия из абсорбера попадает в сборно - окислительную емкость, куда вводят
воздух для принудительного окисления сульфита кальция в сульфат (двухводный
гипс). Туда же вводят известковую суспензию для связывания. Вводом суспензии
регулируют pH циркулирующей жидкости, чем предотвращают образование в
абсрбционной зоне трудноудаляемых сульфит - сульфатных отложений.
Суспензию из сборно - окислительной емкости
попадают в абсорбер насосами циркуляции и разбрызгивают по объему аппарата
механическими форсунками разной конструкции. Пуск сероочистки в работу состоит
также и в получении кристаллов гипса необходимого размера, обычно 100 мкм, что
обеспечивает эффективную работу узла обезвоживания гипса. Кондиционную гипсовую
суспензию пропускают через одну - две ступени гидроциклов, где от нее отделяют
мелкие частицы гипса и непрореагировавшие частицы извести, которые вместе с
жидкостью возвращаются в абсорбер. Эти частицы имеют большую поверхность, что
делает их предпочтительными центрами кристаллизации растворенного сульфата
кальция, благодаря этому дополнительно снижается вероятность образования
отложений на внутреннем оборудовании абсорбера. Обогащенную крупными
кристаллами гипса суспензию обезвоживают в вакуумных фильтрах ленточного или барабанного
типа. Фильтрат также возвращают в установку. Если сжигаемый уголь содержит
хлор, то часть жидкости выводят из абсорбера для сохранения заданной
концентрации хлоридов в жидкости, поскольку их избыток тормозит процесс
сероочистки дымовых газов. Сточные воды (обычно фильтрат) нейтрализуют и
освобождают от тяжелых металлов, после чего сбрасывают в природные водоемы.
Мокрая известковая сероочистка занимает второе место в мировой практике по
распространению на тепловых электростанциях вследствие меньших размеров и
стоимости оборудования и более низких эксплутационных расходов по сравнению с
мокрой известняковой технологией. Но работа с известью требует соблюдения
определенных правил безопасности для исключения ее воздействия на окружающую
среду и здоровье населения.
4.
Расчет известкового метода очистки дымовых газов
Состав топлива
Дано: Уголь бурый подмосковный, Новомоскосвского
месторождения.
Таблица 4.1 Состав топлива
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35,0
|
31,0
|
1,0
|
5,3
|
68,5
|
20,1
|
3,5
|
26,75
Турбина К - 200 - 130 с параметрами:
- давление свежего пара р0=12.75 МПа;
- температура свежего пара t0=565 С0;
- промышленный перегрев - есть;
- давление пара в конденсаторе турбины рк=0.034
МПа;
- расход охлажденной воды 22000 м3/ч;
- температура охлаждающей воды tов=10
С0 ;
температура питательной воды tпв=240
С0 ;
расход пара в голову турбины D0=151.623
кг/с.
Котел Еп - 640 - 140Ж (БКЗ 640*140ПТ - 1) с
характеристиками:
шлакоудаление - жидкое;
- коэффициент избытка воздуха  ;
температура уходящих газов tух=110
С0 ;
топка - полуоткрытая;
компоновка топки П-образная;
энтальпия свежего пара h0=3488,01
кДж/кг;
энтальпия питательной воды hпв=1047.7
кДж/кг;
КПД котла ŋкотла=0.925.
Определение расходов топлива
Определим расход топлива на котел
 , (4.1)
Расход топлива по станции
 (4.2)
где n=3 - количество блоков.
Расход рабочего тепла
 (4.3)
где  доля теплоты, теряемая от
механического недожога.
Расчет объемов уходящих газов
Теоретический объем воздуха необходимого для
горения
 , (4.4)
Объем трехатомных газов
 (4.5)
Теоретический объем азота
 (4.6)
Теоретический объем водяных паров
 , (4.7)
Объем полных продуктов сгорания
 (4.8)
Объем уходящих газов
 , (4.9)
 .
Расчет вредных выбросов
Расчет твердых частиц
Суммарное количество твердых частиц
выбрасываемых в атмосферу в единицу времени, рассчитывается по формуле:
 , (4.10)
где  доля золы уносимая из котла, которая
зависит от вида топки (для открытой камеры с жидким шлакоудалением равно 0,85);
 доля твердых частиц улавливаемых в
золоуловителях;
 .
Расчет выбросов оксидов серы
Количество оксидов серы в пересчете
на  , уходящих в
атмосферу в единицу времени
 , (4.11)
где  доля оксидов золы, связанной
летучей золой в котле, принимаем равной 0,1;
 доля оксидов серы, улавливаемых в
мокрых золоуловителях, попутно с улавливанием твердых частиц, принимаем равной
нулю, так как мокрые золоуловители отсутствуют;
 доля серы, улавливаемая
сероочистительной установкой, принимаем равной нулю, так как сероочистительная
установка не стоит;
 - длительность работы
сероочистительной установки;
 - длительность работы котла;
 .
Расчет выбросов оксидов азота.
Суммарное количество оксидов азота  , выбрасываемых в атмосферу,
рассчитывается по формуле:
 , (4.12)
где К - коэффициент, характеризующий выход
оксидов азота;
для котла  :
 (4.13)
Где 
 коэффициент, учитывающий влияние на
выход оксидов азота качества топлива, сжигаемого в топке (для α >1,05 равен
единице);
 коэффициент, учитывающий
конструкцию горелок (для вихревых
 коэффициент, учитывающий вид
шлакоудаления (для жидкого шлакоудаления равен 1,6);
 коэффициент, учитывающий снижение
выбросов азота при подаче воздуха помимо основных горелок при условии
сокращения общего избытка воздуха котлом, зависит от δ (δ=20% - доля
воздуха, подаваемого помимо основных горелок),  =0,38;
 коэффициент, характеризующий
эффективность воздействия рециркуляции газов в зависимости от условий подачи их
в топку при низкотемпературном сжигании топлива;  =0, так как отсутствует
рециркуляция;
 доля оксидов азота, улавливаемых в
установках очистки дымовых газов от оксидов азота,  =0, так как
эти установки отсутствуют;
Для расчета загрязнения атмосферы
величины диоксида азота  и оксида
азота  в суммарном
содержании в
выбрасываемых в атмосферу дымовых газов, вычисляют по формулам:
 (4.14)
 (4.15)
Внешние газоходы и дымовые трубы являются
замыкающими элементами газовоздушного тракта, и дымовые газы удаляются при
сравнительно низких температурах. В этих условиях агрессивные компоненты,
содержащиеся в удаляемых газах, оказывают наибольшее влияние на ограждающие
конструкции и вызывают разрушение их. Поэтому основным требованием к внешним
газоходам и дымовым трубам является высокая надежность их работы в течение
всего срока эксплуатации ТЭС.
Назначением дымовой трубы является уменьшение
загрязнения атмосферы вредными примесями, выбрасываемыми через эти трубы, путем
рассеивания. Этому способствует уменьшение числа дымовых труб на электростанции
и увеличение их высоты, а также скорости газов на выходе из устья трубы, что
препятствует отклонению потока дымовых газов вниз.
При большой высоте труб дымовые газы, вынесенные
в высокие слои атмосферы, продолжают распространяться в них, вследствие чего
резко снижается концентрация вредных примесей в приземном слое воздуха. При
этом в неблагоприятных атмосферных условиях дымовой факел может прорваться
через верхний слой инверсионной зоны атмосферы и, таким образом, в известной
мере окажется изолированным от контакта с нижними ее слоями. Размеры дымовых
труб унифицированы. Шаг по высоте принят равным 30 м, при этом
стандартизированы следующие высоты дымовых труб: 180, 210, 240, 270, 300, 330,
360, 390, 420, 450. Диаметры устья рекомендуется при этом принимать следующими,
ДУо=6.0; 7.2; 8.4; 9.6; 10.8; 12.0; 13.8.
Расчет геометрических размеров
дымовой трубы
Высота трубы при наличии фоновой
загазованности  рассчитывается
по формуле:
 (4.16)
Где А - коэффициент, зависящий от температурной
стратификации атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях и
определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных
веществ в атмосфере, для города Тамбов А=160; - безразмерный коэффициент,
учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для пыли
F=2);
 - предельно допустимая концентрация
диоксида серы; - предельно
допустимая концентрация диоксида азота;
∆Т - разность между
температурой выбрасываемых газов Т и средней температурой воздуха Тв,
оС, под которой принимается средняя температура самого жаркого
месяца в 14 часов, Тв=21 оС;
∆Т=110-21=89 оС; (4.17)
z - число одинаковых дымовых труб;- объем
дымовых газов, м3/с;- безразмерный коэффициент, учитывающий условия
выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса,
для  =10,8 м,  =300 м, z=1
шт:
 (4.18)
где
 (4.19)
 (4.20)
 - количество блоков;
 - скорость газов на выходе из трубы,
м/с;
- диаметр устья трубы, м;-
безразмерный коэффициент, зависящий от скорости выходящих газов из трубы ,
 , (4.21)
  2,
следовательно  .
- фоновая
концентрация загрязняющего вещества, обусловленная суммарной работой
предприятий и транспорта включая ТЭС;
 
 .
Таким образом, значение высоты трубы для блока
мощностью 200 МВт принимаем H=270 м, D=9,6 м.
Следовательно, на этой высоте будут
благоприятные для рассеивания выбросов метеорологические условия.
Количество сжигаемой серы.
 (4.22)
Выход диоксида серы.
 (4.23)
Количество диоксида серы, идущее на
установку.
 (4.24)
Концентрация SO2 на
входе в установку:
 (4.25)
Количество диоксида серы
на выходе из установки.
Так как, эффективность
установки 0,98 %, то получаем:
 (4.26)
Концентрация SO2 на
выходе из установки
 (4.27)
По ПДК максимальная концентрация
диоксида серы составляет 0,5 мг/м3, что больше полученного значения
с установки.
Количество реагента,
необходимого для удаления диоксида серы
СаO + SO2
+ 1/2 O2 CaSO4
М(СаO)=56
кг/моль
М(SO2)=64
кг/мольвх = 0,012 кг/с
Мреагента = M(СаO)* Mвх/ M (S02) =56*0,012/64 = 0,0105
кг/с.
Количество реагента,
используемое установкой
Мр = 0,0105*0,98 = 0,01
кг/с.
Расстояние от источника выбросов, на
котором приземная концентрация Сmax
 , (4.28)
где d - безразмерный коэффициент при f < 100
находим по формуле
 ;
 .
Для данной станции достаточно мокрой
известковой сероочистки для удаления оксидов серы.
Заключение
Примеси, заключающиеся в дымовых газах,
загрязняя атмосферный воздух, оказывают при определенных концентрациях весьма
вредное влияние на человеческий организм и растительный мир, а также
увеличивают износ механизмов, интенсифицируют процессы коррозии металлов,
разрушающе действуют на строительные конструкции зданий и сооружений.
Предельно допустимой признана такая
концентрация, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного
и неприятного действия, не снижает работоспособности, не влияет на его самочувствие.
Проектирование и сооружение электростанций
должно удовлетворять этим требованиям. Это обеспечивается на электростанциях,
сжигающих пылевидное топливо, установкой эффективных золоуловителей и
сооружением дымовых труб большой высоты, создающих более благоприятные условия
для рассеивания дымовых газов, включая и рассеивание окислов серы и азота.
Список
используемой литературы
1. В.Я. Путилов «Экология
энергетики», Москва, Издательство МЭИ, 2003 год, 715 с.
. А.И. Абрамов, Д.П. Елизаров
«Повышение экологической безопасности ТЭС», Москва, Издательство МЭИ, 2002 год,
377 с.
. Б.С. Белосельский «Технология
топлива и энергетических масел», Москва, Издательство МЭИ, 2003 год, 340 с.
4. Рыжкин В. Я. Тепловые
электрические станции. - М.: Энергия, 1976. - 448с.
. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин
С.Г. Тепловые и атомные электрические станции. - М.: Энергоатомиздат,1995. -
416с.
Похожие работы на - Известковый способ очистки дымовых газов от двуокиси серы
|