Часть 2.
Задание: Разработать аппаратурно-технологическую схему очистки дымовых газов угольной котельной.
Котельная - комплекс зданий и сооружений, здание или помещения с котлом (теплогенератором) и вспомогательным технологическим оборудованием, предназначенным для выработки теплоты в целях теплоснабжения.
Значительная часть угольных котельных укомплектована котлами с ручным обслуживанием, не имеет механизации топливоподачи и шлакозолоудаления. Работа эксплуатационного персонала характеризуется значительной трудоемкостью и недопустимыми санитарно-гигиеническими условиями (повышенной загазованностью и запыленностью котельного зала). Кроме того, сжигание в котлах низкосортных углей сопровождается значительными потерями теплоты от механического недожога более 30% и, как следствие, низким значением КПД (не более 50–60%). Выбросы угольных котельные характеризуются экологическими показателями с повышенным содержанием сажи, золы, окислов серы и азота в дымовых газах.
Первой стадией очистки дымовых газов является приготовление угля. Тонкое измельчение и предварительный подогрев угольной пыли до 850С, снижает выбросы оксидов азота и оксидов серы т. к. повышается эффективность использования минеральной части углей, оксид кальция связывает оксид серы.
Описание схемы. Для удаления тепла от недожога газ попадает в теплообменник 1. Далее следует блок очистки от сажи м твердых частиц он состоит из трех ступеней. Первая предварительная ступень очистки предназначен для улавливания крупных частиц пыли с целью снижения износа последующего газоходного тракта. Предварительная ступень очистки состоит из циклона, и затвора типа "мигалка". Затвор открывается, когда масса накопившейся пыли превысит массу противовеса рычажной системы. Уловленная пыль увозится на свалку. Вторая ступень состоит из батарейного циклона 4. На него приходится максимальное количество улавливаемой пыли. Насос 3 подает газ в батарейный циклон 4. Наиболее легкие частицы пыли проходят через вторую ступень очистки и попадают на третью ступень. Третья ступень - агрегат мокрой газоочистки, который состоит из скруббера "Вентури" 5, циклонного сепаратора 6, системы водоснабжения 7 и отстойника 8. Нагнетаемый газ с пылью попадает в скруббер "Вентури", куда через трубопровод и форсунки 5а поступает вода из системы водоснабжения. Далее, орошаемый водой газовый поток, направляется в циклонный сепаратор 6 с тангенциальным входом газов. Где, завихряясь под действием центробежных сил капельки воды с пылью осаждаются на его стенках и стекают вниз по корпусу в гидравлический затвор. Из затвора загрязненная вода поступает в отстойник 8. Шлам из отстойника отводится из нижней части, а осветленная вода из верхней части попадает емкость 7, куда добавляется свежая вода, компенсирующая потери воды со шламом. Далее следует блок очистки от оксидов азота и серы. Технологии по одновременному удалению NOx и SO2 из дымовых газов основываются на следующем принципе: газу сообщается энергия, необходимая для ионизации и образования радикалов O, OH, HO2, окисляющих молекул NOx и SO2, которые трансформируются в серную и азотную кислоты. Кислоты, реагируя с аммиаком, посредством реакции гидролиза и нейтрализации превращаются в сульфаты и нитраты аммония. Которые в виде мелких частиц, сепарируются электрофильтром 10. Энергия, необходимая для ионизации газу сообщается “холодной плазмой”, индуцированнойкоронным электродом 9а. Электрохимический процесс проходит в электрохимическом реакторе 9. Источником энергии для ионизации дымовых газов служит высокое напряжение (постоянное отрицательное, импульсное или переменное), подаваемое на электрод. При достаточно высокой напряженности энергия ускоренных электронов достаточна для ионизации молекул дымовых газов, образования коронного разряда, а также других электронов, ионов и активных радикалов, необходимых в процессе очистки.
Технология одновременного улавливания оксидов серы и азота при совместном воздействии плазмой, индуцированной коронным разрядом обеспечивает степень улавливания оксида серы 95%, а оксида азота 80%.
Система водоснабжения предназначена для подачи воды в теплообменник, форсунки скруббера "Вентури" и состоит из насосов и трубопровода.
1. кожухотрубный теплообменник;
2 циклон;
3 центробежные насосы;
4 батарейный циклон;
5 скруббер «Вентури»;
5а форсунки;
6 циклонный сепаратор;
7 емкость;
8 отстойник для суспензии;
9 электрохимический реактор;
9а коронирующий электрод;
10. электрофильтр;
11. дымовая труба.
12. система водоснабжения.
Предложенная схема эффективно очищает дымовые газы угольной котельной, но у нее есть один недостаток это ее цена. Более приемлемый вариант установки можно получить, заменив электрохимический реактор и электрофильтр пенно - струйным скруббером.
В нем можно
осуществить очистку от оксидов серы и азота. Добавляя кислород в аппарат
переводим 
в 
,
.
Оксид серы реагирует с водой по следующей реакции с получением
серной кислоты:
.
Так же
кислород реагирует с оксидом азота (2) 
окисляя
его до оксида азота (4): 
.
А оксид азота (4), реагирует с водой, с водой и кислородом по следующим реакциям с образованием азотной и азотистой кислот:
,
.
Так же с водой реагируют оксиды азота (3) и (5):
.
Т. к. идет
образование кислот: 
нужно предусмотреть защиту корпуса и
трубопровода от коррозии кислотами.
В результате очистки получаем серную и азотную кислоты, которые применяются в промышленности. Но перед этим их надо разделить разделение проводится в отстойнике для разделения эмульсий. Серная кислота имеет большую плотность, по этому осаждается, а азотная поднимается вверх. Трубопровод для вывода тяжелой фазы (серной кислоты) соединяется с атмосферой для предотвращения засифонивания.
Азотную применяют для получения азотных удобрений лекарственных и взрывчатых веществ. Серную используют для осушки газов, для получения удобрений различных красителей, используют для осушки газов.
1. кожухотрубный теплообменник;
2 циклон;
3 центробежные насосы;
4 батарейный циклон;
5 скруббер «Вентури»;
5а форсунки;
6 циклонный сепаратор;
7 емкость;
8 отстойник для суспензии;
9 пенно – струйный скруббер;
10. дымовая труба;
11. отстойник для разделения эмульсий.
12. система подачи кислорода;
13.система хранения кислот;
14. система водоснабжения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.