Охрана окружающей среды от вредных газообразных и жидких выбросов.

Источники и виды загрязнения атмосферного воздуха.

В продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу, со­держатся вредные компоненты, основными из которых являются:

1) твердые частицы при сжигании твердого и жидкого топлива;

2) газообразные окислы серы SO2 и S0₃;

3) окислы азота NOx;

4) оксид углерода СО

5) диоксид углерода С0₂;

6) углеводороды;

7) бенз(а)-пирен.

Простейший расчет показывает, что при среднем содержании серы в топливе всего 0,5 % и сжи­гании 10 млрд. т условного топлива в мире в реакцию горения вступит 50 млн. т серы и в атмосферу Земли бу­дет выброшено около 100 млн. т S0₂ или 125 млн. т S0₃.

Обычно при правильно организованном сжигании топлива в топке котла количество образовавшегося оксида углерода должно быть близким к нулю и в результате происходящей реакции полного горения образуется CO₂.

Методы снижения и подавления газообразных выбросов.

Наиболее опасными по степени воздействия на организм человека является оксид углерода CO; оксиды серы SO₂ и SO₃; оксиды азота NO_X.

Снизить выброс соединений серы можно тремя способами:

1) удаление серы из топлива до его сжигания;

2) новые методы и ре­жимы сжигания;

3) очистка от соединений серы продук­тов сгорания.

Сернистость сжигаемого топлива снижают, подвергая его воздействию высоких температур с использованием окислителей (газификация) или без них (пиролиз).

Про­цесс газификации протекает в условиях высоких темпе­ратур (900—1300 °С) при ограниченном доступе кислоро­да.

Сжигание топлива в кипящем слое размолотого известняка при 900 °С по­зволяет снизить содержание серы в продуктах сгорания до 90 %.

СаСO₃ ® СаО + СO₂

СаО + SO₂ + 0,5O₂ = CaSO₄

Наиболее распространенным является сжигание мазута с низкими избытками воздуха (a=1,01). Так, при сни­жении избытков воздуха в топке с a = 1,05 до a= 1,01 снижается выход окислов серы на ~30%.

Все извест­ные способы улавливания S0₂ из продуктов сгорания (дымовых газов) можно разделить на два класса: сухие и мокрые.

При сухом способе продукты сго­рания контактируют с магнезитом, известняком, активи­рованным углем или окислами марганца. В результате этих ре­акций получается сульфит кальция, углекислый газ или вода. Продукты ней­трализации сбрасываются в отвал.

При мокром способе предварительно готовят суспен­зию известняка (т.е. смешивают его с водой). Продукты сгорания, проходя через мокрый скруббер (очиститель), контактируют с известняком. CaCO₃+S0₂ = CaS0₃+CO₂.

Все методы очистки от серы дорогие и сложные.

Пути снижения содержания окислов азота в выбросах:

1) рециркуляция продук­тов сгорания;

2) двухстадийное сжигание топлива;

3) примене­ние специальных горелочных устройств;

4) снижение коэф­фициента избытка воздуха;

5) снижение подогрева воздуха.

Для организации рециркуляции продуктов сгорания обычно после водяного экономайзера при температуре 300-400 °C отбирают специальным рециркуляционным дымосом и подают в топочную камеру (при 30% рециркуляции содержание оксидов азота в продуктах сгорания уменьшается со 100 до 30%).

При двухстадийном сжигании топлива в первичную зону горения подается количество воздуха меньшее, чем это теоретически необходимо для сжигания топлива (a₁=0,8-0,95). В этой зоне происходит непол­ное сгорание топлива с частичной его газификацией при пониженной температуре и, следовательно, сниженном содержании окислов азота. Во вторичную зону подается чистый воздух или обедненная топливом смесь для до­жигания продуктов неполного сжигания. Горение идет при более низкой температуре. Этот способ позволяет уменьшить количество окислов азота на 25-35 %.

При снижении коэффициента избытка воздухас 1,2 до 1,02 уменьшается концентрация окислов азота на 50—70 %.

Снижение подогрева воздуха,подаваемого для горения, на 100 °С, уменьшает выброс окислов азота на 15%.

Способы улавливания твердых частиц из продуктов сгорания.

Эффективность работы газоочистительных устройств в большей степени зависит от физико-химических свойств улавливаемой золы и поступающих в золоуловитель га­зов.

Золоуловители разделя­ют на следующие основные группы:

1) механические су­хие инерционные золоуловители, в которых частицы зо­лы отделяются от газа под действием центробежных или инерционных сил тяжести;

2) мокрые золоуловители, в которых частицы золы удаляются из газа промывкой или орошением его водой с последующим осаждением частиц золы на смачиваемых поверхностях или улавливанием частиц на водяной пленке;

3) электрофильтры, в которых частицы золы улавливаются осаждением их на электродах под действием электрических сил;

4) тка­ные рукавные фильтры, в которых отверстия для прохо­да газа имеют размеры, меньшие размеров твердых ча­стиц;

5) комбинированные золоуловители, в которых используются различные способы очистки.

Определяющи­ми параметрами при выборе того или иного типа золо­уловителя являются: количество улавливаемой золы, ее дисперсный состав и физические свойства, а также тре­буемая степень очистки (но не ниже величины, допус­тимой сантехническими нормами и равной 0,5 мг/см³).

Когда произведение зольности А^Г(в %) на макси­мальный секундный расход топлива (кг/с) равно вели­чине А^Г×В ≥ 1400, то котельные на твердом топливе обя­зательно оборудуют золоуловителями.

Вредные жидкие стоки.

К вредным жидким стокам от котельных относятся:

1) регенерационных и промывочных от систем химводоподготовки;

2) загрязненных нефте­продуктами;

3) от систем гидрозолоудаления котельных, работающих на твердом топливе;

4) от обмывок наруж­ных поверхностей котлов;

5) от отработанных растворов после химической очистки теплового оборудования и его консервации;

6) от гидравлической уборки помещений тракта топливоподачи;

7) дождевых, идущих с тер­ритории котельных.

Основы проектирования котельных.

Проектирование теплогенерирующих установок состоит из трех стадий:

а) составления проектного задания с определением ориентировочной стоимости строительства и стоимости единицы тепловой энергии;

б) выполнения технического проекта со сметами;

в) из­готовления рабочих чертежей.

В проектное заданиидаются указания по выбору площадки строительства, источника и системы водоснабжения, рода топлива и системы топливоподачи и золоудаления, а также по определению типа мощности, числу агрегатов, ори­ентировочную стоимость сооружения.

Технический проектвыполняют только на основе ут­вержденного проектного задания. В техническом про­екте решают вопросы, связанные с разработ­кой рабочих чертежей, выдачей заводам заказа на по­ставку основного и вспомогательного оборудования и материалов, с составлением технической сметы и опреде­лением технико-экономических показателей ТГУ.

Рабочие чертеживыполняют согласно утвер­жденному техническому проекту.

Компоновкой котельной называется взаимное распо­ложение основного и вспомогательного оборудования, установленного в здании.

В соответствии с принятым типом компоновки котельная может состоять из следующих помещений: помещения для установки котла, насосной, химводоочистки, эконо-майзерно-дымососной, склада топлива, служебно-бытовых помещений.

В зависимости от тепловой производи­тельности котельного агрегата вспомогательное оборудо­вание, хвостовые поверхности нагрева (экономайзеры или воздухоподогреватели), тягодутьевые установки и оборудование для очистки продуктов сгорания могут быть групповыми или индивидуальными.

Групповое вспомогательное оборудование устанавли­вают, как правило, вместе с котельными агрегатами про­изводительностью менее 8 ГДж/ч индивидуальное – во всех осталь­ных случаях.

Расстояние от стены до фронта котла или до выступающих частей то­пок должно быть не менее 3 м. (Для котлоагрегатов, обо­рудованных механическими топками, и котельных уста­новок, работающих на газе или мазуте, это расстояние может быть сокращено до 2 м).

Перед фронтом котельных установок разрешается устанавливать дутьевые вентиля­торы, насосы и тепловые щиты с обеспечением свобод­ных проходов шириной 1,5 м.

Расстояние между котлами производительностью до 4 т/ч принимают равным 1-1,5 м, а производитель­ностью свыше 4 т/ч – 2м.

Ширина прохода между отдельными выступаю­щими частями, расстояние между котлами и задней стеной, а также проходы между оборудованием должны быть 1 м.

Высоту котельного зала определяют исходя из обеспечения удобства работы. Она должна быть на 2 м выше самой верхней площадки.

Площадки для обслужи­вания арматуры и контрольно-измерительных приборов должны иметь ширину не менее 600-800 мм, а ширина лестниц должна составлять 600 мм.

На первом этаже котельной размещают также экономайзеры, воздухоподогреватели, питательные, подпиточные, рециркуляцион­ные и сетевые насосы, оборудование для химической об­работки воды.

Питательные баки устанавливают на уровне, превы­шающем на 6-8 м уровень установки питательных насо­сов.

Конденсатные баки при самотечном возврате конденсата устанавливают в при­ямках котельной ниже уровня пола на 3,5-4 м.

Администра­тивные и бытовые помещения располагают на втором (третьем) этаже.

Котельные, сооружаемые на терри­тории промышленных объектов, в зависимости от клима­тических условий могут быть закрытыми, полуоткрытыми и открытыми.

Котельные, где все основное и вспомо­гательное оборудование размещено в помещениях, назы­ваются закрытыми. Сооружаются они на территориях жилых массивов, а также на промышлен­ных предприятиях при расчетной температуре наружно­го воздуха -30 °С и ниже.

Полуоткрытые котель­ные, в которых оборудование установлено на открытом воздухе, не требуют постоянного надзора (например, ды­мососы) и применяются в районах с расчетной темпера­турой наружного воздуха, колеблющейся в пределах от -20 до -30 °С.

В открытыхкотельных защищены толь­ко котлы и имеются закрытые служебно-бытовые поме­щения. Такие котельные сооружают в районах, где рас­четная температура наружного воздуха составляет -20 °С и выше. Но должны быть приняты ме­ры против замерзания воды в трубопроводах, арматуре и других элементах.

Котельные, как правило, располагают в отдельно стоящих зданиях.

Для встроен­ных котельных разрешается установка паровых котлов с давлением пара до 0,7×10⁵ Па и водогрейных котлов с температурой нагрева воды до 115°С.

Котельные должны иметь санитарно-защитные зоны в зависимости от производительности.

Здания котельных должны иметь отопление и естест­венную вентиляцию, для поддержания необходимой температуры и чистоты воздуха.

Вентиляция должна обеспе­чивать трехкратный воздухообмен в основных помеще­ниях.

Все двери должны открываться только наружу.

Основы эксплуатации котельных установок.

Эксплуатация котельного агрегата заключается в следующем: в растопке и остановке агрегата, в контроле работы котельного агрегата и управлением им, выбо­ре оптимальных режимов работы и наивыгоднейшего распределения нагрузок, соблюдении правил техниче­ской и безопасной эксплуатации, в организации ремон­тов, профилактике аварий и т. д.

Перед растопкой прове­ряют исправность котла и готовность его к пуску, для чего производят тщательный внутренний (если котел от­крыт) и наружный осмотр агрегата.

Проверяют исправ­ность всей арматуры и арматуры топки и газоходов кот­ла, взрывных клапанов, плотность закрытия лазов и люков, готовность к пуску дымососов и вентиляторов опробованием их работы.

После этого открывают воздушные краны (если они имеются) на котле и экономайзере или приподнимают предохранительный клапан для выпуска воздуха. Далее открывают питательный клапан, и котел заполняют водой. Заполнение котла водой производится через экономайзер (если он имеет­ся), при этом воздушный кран или предохранительный клапан на экономайзере должны быть открыты; припоявлении в них воды их закрывают.

Одновременно производят заполнение водогрейных котлов и всей системы отопления.

За­полняют котел медленно (1-2 ч) до наинизшей отметки водоуказательного стекла с учетом того, что уровень воды при нагреве ее повысится.

Затем начинают растоп­ку котла: зажигают слой топлива на решетке, растопоч­ные мазутные форсунки или газовые горелки.

Растопку производят в течение 2-4 ч.

В задачу персонала при обслуживании котельного агрегата входит поддержание паропроизводительности котла в соответствии с его нагрузкой.

Несоответствие между ними приводит к изменению давления пара в ба­рабане котла.

Уровень воды в барабане, необходимой поддерживать его примерно на середине водоуказательного стекла.

Необходи­мо следить за поддержанием минимально допустимого разрежения в топке.

Обслуживающий персонал следит за температурой перегрева пара и температурой воды на выходе из эко­номайзера, не допуская повышения ее выше установлен­ной величины, следит за состоянием поверхнос­тей нагрева.

Все записи о работе оборудования, замеченных его дефектах и проведенных мероприятиях по их устра­нению дежурный персонал заносит в оперативный жур­нал.

Остановка котла может быть плановой, кратковре­менной и аварийной.

Прекращается подача топлива, в течение 10 мин вентилируются газоходы; затем останавливаются дымососы и закрывается шибер за котлом.

После пре­кращения горения в топке и выработки пара котел отключают от паровой магистрали и открывают продув­ку пароперегревателя на 30-50 мин для его охлажде­ния.

В течение 4-6 ч котел медленно остывает, при этом топочные дверцы и шибер за котлом должны быть закрыты.

Через 4-6 ч после остановки проветривают га­зоходы с помощью естественной тяги и продувки котла.

Спустя 8-10 ч после остановки для ускорения охлажде­ния открывают шибер за котлом и включают дымосос, продувку повторяют.

Воду полностью удаляют из котла только после охлаждения ее до 70—80 °С.

Воду спуска­ют медленно, открывая при этом воздушные краны или предохранительные клапаны.

Теплотехнические испытания котельных установок.

Задачей испытаний котельной установки являются: опре­деление КПД и величин отдельных потерь теплоты; вы­явление причин отклонения потерь от расчетных значе­ний; разработка мероприятий по их уменьшению и до­стижению гарантированного заводом КПД.

В резуль­тате испытаний выявляют оптимальные условия рабо­ты и составляют режимную эксплуатационную карту.

По назначению различают следующие испытания:

а) режимно-наладочные, проводимые с целью установ­ления оптимальных значений коэффициента избытка воз­духа и тонины помола, оптимального распределения воздуха, максимальной нагрузки при одном вентиляторе и дымососе, условий нормальной работы и др.;

б) гаран­тийные или приемно-сдаточные, проводимые с целью проверки гарантированных заводом-поставщиком эко­номических показателей агрегата. Их проводят при постоянной нагрузке, на расчетном топливе, на чистых поверхностях нагрева, при минимальных колебаниях всех параметров;

в) эксплуатационные, проводимые пос­ле капитального ремонта или реконструкции, при перехо­де на другой вид топлива, при появлении систематичес­кого отклонения параметров от нормальных;

г) специ­альные, проводимые для выявления характеристик отдельных элементов котлоагрегата: пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и т. д.

Различают два метода проведения тепловых балан­совых испытаний:

Прямой – с определением КПД непо­средственно по полезной теплоте пара и расходу топлива и обратный – с определением КПД по суммарной вели­чине потерь теплоты.

Продолжительность испытания котельной установки при прямом балансе должна быть не менее 8 ч (на угле) и 4 ч (на мазуте или газе), а при обратном – соответственно не менее 4 и 3 ч.

При испы­тании замеряют все величины, необходимые для опреде­ления КПД, и потери теплоты в котлоагрегате.

h = Q₁ – (Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆).

Себестоимость производства тепловой энергии и особенности ее расчета.

Средства, затраченные на эксплуатацию теплогенерирующей установки, делятся на постоянные и перемен­ные.

К постоянным относятся: амортизационные отчис­ления, содержание персонала, отчисления на текущий ремонт, общекотельные и прочие расходы;

К перемен­ным – стоимость топлива, воды и электроэнергии.

Са­мой крупной статьей расходов на эксплуатацию (60—80 %) являются затраты на топливо.

Себестоимость тепловой энергии – это выраженные в денежной форме суммарные затраты предприятия на изготовление и реализацию продукции.

Себестоимость единицы теплоты или пара представляет собой затраты теплостанции, приходящиеся на единицу данной продук­ции.

Годовые затраты на производство пара и тепла составляют: руб./год:

- затраты на топливо

- затраты на воду и технологические нужды

- покупка электроэнергии

- амортизационные отчисления

- основная и дополнительная заработная плата

- расходы на текущий ремонт вместе с зарплатой ремонтного персонала

- расходы на вспомогательные материалы

- общекотельные расходы

- прочие производственные затраты

В практике планирования и учета различают три вида себестоимости: плановую, нормативную, фактическую.

Плановая себестоимость включает все затраты, необходимые для производства и реализации продукции по плану.

Нормативнаясебестоимость отличается от плановой тем, что она подсчитана по действующим нормам предприя­тия.

Фактическая себестоимость отражает совокупность всех фактических затрат предприятия на производство и реализацию продукции.