Dissert-UsmanovaПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАЗООЧИСТКИ ГИДРОДИНАМИК. Исследование влияния основных факторов на гидравлическое сопротивление аппарата Исследование влияния жидкой фазы Исследование влияния вращения ротора Выбор оптимального
 Скачать 5.14 Mb.
|
|
– Технологическая схема очистки газовых выбросов – печь обжига 2 – кессон 3 – газоход подъемный 4 – опуской газоход 5 – центробежный скруббер 6 – газопромыватель динамический 7 – бак сбора шлама 8 – гидрозатвор; 9 – дымовая труба Очищенный газ отводится в коллектор чистого газа 9, откуда подается в атмосферу. Осветленный шлам из фильтра-отстойника вновь подается на орошение аппаратов. Реализован замкнутый цикл подачи орошающей жидкости, для чего в качестве орошения применяется известковое молоко, близкое по своим физико-химическим свойствам к составу запыленного газа. Результатом внедрения опытно-промышленной установки пылеочистки стало снижение максимальной запыленности газа, выбрасываемого в атмосферу, с 3670мг/м 3 до 850 мг/м 3 . Валовые выбросы пыли в производстве известняка сократились с 5700 т/год до 1300 т/год. Такой метод позволяет осуществлять очистку газа в значительно большем количестве, требует меньших капитальных и эксплуатационных затрат, снижает загрязнение атмосферы и позволяет применять систему оборотного водоснабжения. По результатам исследования разработаны промышленные типоразмерные ряды аппаратов БВА диаметром от 0,8 дом, реализующие процесс газоочистки в диапазоне производительности от 500 до 10000 м 3 /час. Аппараты внедрены в качестве второй ступени мокрой газоочистки для очистки отходящих газов от печей обжига известняка в производстве гипохлорита кальция Стерлитамакского ЗАО Каустик в шихтовально – печном цехе а) б) в) г) д) е) Рисунок 6.3 – Модернизированный ряд аппаратов БВА по патентам на изобретения: а – №2182843; б – № 2305457; в – № 316383; где Стерлитамакского ОАО Сода для очистки дымовых газов печи обжига барита; в цехе товарной продукции ФКП Авангард, г. Стерлитамак. На содовых заводах газы известково-обжигательных печей должны очищаться от пыли и охлаждаться до С (при начальной температуре до С. Обе эти операции могут быть весьма успешно совмещены в двухступенчатой установке мокрой газоочистки с применением БВА. Общий расход воды определяется в данном случае тепловым балансом и значительно превышает потребность вводе для пылеулавливания. Таким образом, нужное улавливание пыли может осуществляться попутно с охлаждением газа в БВА, более дешевом и простом, чем применяемые в настоящее время фильтры, работающие в сочетании со скрубберами мокрой очистки и охлаждения газа. В результате опытов были определены режимы, при которых степень улавливания известковой пыли была не ниже 98%. Остаточная запыленность газа после БВА газопромывателя не превышала 0,067 г/м 3 при начальной запыленности догм. Гидравлическое сопротивление аппарата составляло в среднем 1,5 МПа. Отличительной особенностью внедренных пылеулавливающих систем является реализация размыкания контура дымосос-БВА-циклон и возможность возврата уловленного продукта в технологическое производство. Одновременно с высокой степенью газоочистки и простотой конструктивного исполнения, можно отметить также и улучшение работы дымососа, у которого корпус и рабочее колесо не подвергаются зарастанию. Аппарат может быть размещен внутри газоходов, что имеет бесспорное преимущество для предприятий с ограниченными производсвенными площадями. Полученные в работе рациональные значения параметров динамического газопромывателя реализованы в аппаратах типа газопромыватель (рисунок Результаты работы были использованы при проектировании систем газоочистки ряда промышленных производств ФКП Авангард 242 Патент №2516658 Патент №2519423 Патент № Патент № Рисунок 6.4 – Модернизированный ряд газопромывателей Газопромыватель был смонтирован на напорной стороне дымососа. После его освоения и выявления оптимальных параметров его работы на предприятии были установлены два подобных газопромывателя круглого сечения с замкнутым циклом орошения. Диаметр каждого аппарата 1000 мм, высота 1550 мм, производительность по газу 7500 нм 3 /час. Степень улавливания пыли 97÷98% при расходе воды 2,25 м 3 /час. Газопромыватель полностью оправдал себя в эксплуатации. Для уменьшения фактического расхода воды целесообразно применять ее рециркуляцию с хорошим отстоем после аппарата. В результате внедрения газопромывателя достигнуто значительное уменьшение выноса пыли в атмосферу и улучшение санитарных условий на рабочих местах. Комплекс проведенных исследований послужил основанием для проектирования системы очистки воздуха производственных помещений. Полученные результаты были практически реализованы в производстве товарной продукции ФКП Авангард. Аппарат устойчив к колебаниям общей нагрузки по фазами соотношений расходов газа. Результаты промышленных испытаний системы газоочистки на базе аппарата "ротоклон" Рассмотрим систему мокрой очистки газов, отходящих от закрытой ферросплавной печи 1. На этой печи были проведены сравнительные исследования описанной системы мокрого пылеулавливания (рисунок 6.5). 242 Патент №2516658 Патент №2519423 Патент № Патент № Рисунок 6.4 – Модернизированный ряд газопромывателей Газопромыватель был смонтирован на напорной стороне дымососа. После его освоения и выявления оптимальных параметров его работы на предприятии были установлены два подобных газопромывателя круглого сечения с замкнутым циклом орошения. Диаметр каждого аппарата 1000 мм, высота 1550 мм, производительность по газу 7500 нм 3 /час. Степень улавливания пыли 97÷98% при расходе воды 2,25 м 3 /час. Газопромыватель полностью оправдал себя в эксплуатации. Для уменьшения фактического расхода воды целесообразно применять ее рециркуляцию с хорошим отстоем после аппарата. В результате внедрения газопромывателя достигнуто значительное уменьшение выноса пыли в атмосферу и улучшение санитарных условий на рабочих местах. Комплекс проведенных исследований послужил основанием для проектирования системы очистки воздуха производственных помещений. Полученные результаты были практически реализованы в производстве товарной продукции ФКП Авангард. Аппарат устойчив к колебаниям общей нагрузки по фазами соотношений расходов газа. Результаты промышленных испытаний системы газоочистки на базе аппарата "ротоклон" Рассмотрим систему мокрой очистки газов, отходящих от закрытой ферросплавной печи 1. На этой печи были проведены сравнительные исследования описанной системы мокрого пылеулавливания (рисунок 6.5). 242 Патент №2516658 Патент №2519423 Патент № Патент № Рисунок 6.4 – Модернизированный ряд газопромывателей Газопромыватель был смонтирован на напорной стороне дымососа. После его освоения и выявления оптимальных параметров его работы на предприятии были установлены два подобных газопромывателя круглого сечения с замкнутым циклом орошения. Диаметр каждого аппарата 1000 мм, высота 1550 мм, производительность по газу 7500 нм 3 /час. Степень улавливания пыли 97÷98% при расходе воды 2,25 м 3 /час. Газопромыватель полностью оправдал себя в эксплуатации. Для уменьшения фактического расхода воды целесообразно применять ее рециркуляцию с хорошим отстоем после аппарата. В результате внедрения газопромывателя достигнуто значительное уменьшение выноса пыли в атмосферу и улучшение санитарных условий на рабочих местах. Комплекс проведенных исследований послужил основанием для проектирования системы очистки воздуха производственных помещений. Полученные результаты были практически реализованы в производстве товарной продукции ФКП Авангард. Аппарат устойчив к колебаниям общей нагрузки по фазами соотношений расходов газа. Результаты промышленных испытаний системы газоочистки на базе аппарата "ротоклон" Рассмотрим систему мокрой очистки газов, отходящих от закрытой ферросплавной печи 1. На этой печи были проведены сравнительные исследования описанной системы мокрого пылеулавливания (рисунок 6.5). Наклонный газоход 2, фактически является полым скруббером диаметром 400 мм, работающим в испарительном режиме. При работе газы поступают из него в трубу Вентури 3, состоящий из двух цилиндрических колонн диаметром 1000 мм с общим бункером. В каждой колонне скруббера установлено потри форсунки. Труба Вентури первой ступени очистки имеет горловину диаметром 100 мм и орошается водой из форсунки, установленной перед конфузором. Газы после наклонного газохода направляются сначала в — бункер-каплеуловитель 4, а затем в ротоклон второй ступени, который состоит из инерционного пыле- и брызгоуловителя 7. Отсос газов из печи осуществляется вакуум-насосом ВВН-50, установленным за аппаратами газоочистки. Очищенные газы выводятся в атмосферу. Рисунок 6.5 – Схема очистки дымового газа с охлаждением газа в трубе Вентури и последующей очисткой в ротоклоне: 1 – печь обжига 2 – газоотводящий тракт 3 – труба Вентури; 4 – бункер-каплеуловитель; 5 – ротоклон; 6 – газопровод 7 – инерционный пыле- и брызгоуловитель; 8 – выхлопная труба 9 – бак-гидрозатвор Регулирование давления газов под сводом печи и расхода газов осуществляется дросселем перед вакуум-насосом. Шламовая вода из аппаратов газоочистки стекает самотеком в бак гидрозатвора 9, откуда также самотеком поступает в шламовый бак. Из шламового бака вода по двум шламопроводам отводится на водоочистку. После осветления, химической обработки и охлаждения вода насосом вновь подается на орошение газоочистных аппаратов. Пыль, содержащаяся в газах, отличается высокой дисперсностью (до вес, % частиц менее 5÷6 мкм. В таблице 6.1 приведен состав пыли выхлопных газов. В период испытаний на печи поддерживался практически постоянный электрический режим, что обеспечивало идентичность условий, при которых снимались параметры систем пылеулавливания. Печь работала на пятой и седьмой ступенях напряжения при колебаниях мощности от 14,5 до 17,5 МВт. Количество отходящих от печи сухих газов составляло от 1500 до 2000 м 3 /ч. Температура газов, поступающих на очистку, составляла от 750 до 850° С, влажность газа (по объему) не превышала Ниже приведены результаты расчета платы за выброс загрязняющих веществ системы пылеулавливания: Таблица 6.1 – Расчет выплат за выброс загрязняющих веществ Наименованиe загрязняющих вeществ) Газовые выбросы за отчетный период, т/год Базовый норматив платы, руб/т Размер выплаты за ПДB, руб/год Лимит платы, руб/т Всего по предприятию, руб/год Всего В том числе ПДB BСB 1 2 3 4 5 6 7 Пыль неорганическая 920 — 30 231,24 112 Азота диоксид 348,26 259 Углерод оксид 2,87 Серы диоксид 542,24 213 Итог Эти результаты обосновывают целесообразность применения ротоклона для улавливания отходящих из печей газов на различных промышленных предприятиях. Аппарат прост в эксплуатации, его обслуживание состоит из периодического наблюдения за исправностью и за подачей орошающей жидкости. Необходимости в каком-либо ремонте за несколько лет непрерывной работы не возникало. Имеющие место небольшие колебания в питании ротоклона воздухом и водой не нарушают эффективности его работы. Проведенные испытания (таблица 6.2) показали, что степень очистки воздуха от пыли, несмотря на плохую ее смачиваемость, находится в пределах 96,4% , при достаточно резком изменении начальной запыенности от 30 догм. Аппарат введен в нормальную эксплуатацию, работа его протекает бесперебойно, брызгоунос отсутствует. Таблица 6.2 – Результаты обследования выхлопных газов Состав Требуемая концентрация, г/нм 3 Концентрация после очистки, г/нм 3 пыль 0,02 0,00355 NO 2 0,10 0,024 SO 2 0,03 СО Таким образом, разработана схема очистки газов, которая позволяет снизить концентрации загрязняющих веществ до заданных значений, следовательно, и снизить выплаты предприятием за выбросы. Положительные результаты использования ротоклона для очистки отходящих газов ферросплавной печи подтверждают возможность его применения ив других областях промышленности, в частности для ускорения процесса выделения отходящих газов производственных цехов химических предприятий, а также автоматизации указанных процессов. Патент № Заявка на изобретение Рисунок 6.6 – Модернизированный ряд аппаратов "Ротоклон" Одним из важнейших достоинств компоновки систем пылеочистки "Ротоклон" является возможность замкнутого цикла орошения благодаря системе внутренней циркуляцией жидкости в аппарате. Разработаны рекомендации по рациональному подбору значений режимно-конструктивных параметров пылеулавливающих аппаратов. По результатам исследований были внедрены в различных предприятиях более 10 пылеуловителей. Экономический эффект от внедрения составил около 26 млн руб/год в современных ценах Технико-экологическое обоснование выбора системы очистки газа Колоссальные масштабы производственной деятельности человека способствовали резкому ухудшению состояния окружающей среды, что может повлечь за собой далеко идущие отрицательные последствия для человечества. В последние годы издан ряд законодательных и директивных документов, резко повышающих требования к охране атмосферного воздуха [29, Промышленные предприятия стремятся к тому, чтобы газоочистное оборудование было высокоэффективным, надежным, долговечными недорогим, то есть имело бы высокие технико-экономические показатели. Показатели различных газоочистных сооружений определяются, преимущественно, техническим уровнем проектов. Однако проектирование газоочистных сооружений в России в общей сложности отстает от мирового уровня. Работа над устранением этой проблемы совершается недопустимо медленными темпами. Защита атмосферы от загрязнения представляет собой многопланавую задачу и ее научно-обоснованная реализация еще далека от совершенства. Главная задача это снижение объемов летучих выбросов входе основного технологического процесса. Нередко экономический эффект, полученный в сфере основного производства, полностью перекрывается затратами на очистку больших объемов газовых выбросов. Роль газоочистных сооружений в системе мероприятий по защите атмосферы состоит в ликвидации и обезвреживании тех выбросов, которые невозможно предотвратить профилактическими мерами. Такая постановка проблемы диктуется элементарными экономическими представлениями. По мировым данным стоимость газоочистных сооружений составляет от 10 до 50 % по отношению к стоимости основного пылевыделяющего оборудования и имеет тенденцию к дальнейшему росту, в связи с ужесточением санитарных требований. Последствием техногенного влияния на окружающую среду в ряде стран в данное время стало заметное ухудшение состояния атмосферного воздуха, наибольшее влияние на которое оказвают крупнотоннажные выбросы СО 4 ), СО (200), SO 2 (150), х, сероводорода (в млн тонн/год) [5, 15, Основными задачами, которые ставились при разработке новых газоочистных аппаратов, были следующие разработать критерии техникο-экологической оценки эффективности газоочистных систем создать аппараты для очистки газовых выбросов основных индустриальных систем от мелкодисперсной пыли с широким диапазоном изменения технологических и конструктивных параметров. Техникο-экономическое сравнение различных схем пылеулавливания при сооружении газоочистных установок зачастую связано с необходимостью обеспечивания очистки отходящих газов. При этом техникο-экономическое сопоставление различных схем газоочистных установок производится лишь при соразмерной эффективности анализируемых вариантов, обеспечивающей соблюдение норм ПДК. Этим обусловлены характерные особенности в сравнительной техникο-экономической оценке капитальных затратна газоочистные установки. Газоочистные установки, в основном, не приносят прибыли. Частично может окупить их сооружение возможность дальнейшего использования уловленного продукта. Поэтому, в числе технико-экономических показателей как правило, отсутствуют данные, описывающие рентабельность капитальных затрат и срок их окупаемости за счет предполагаемой прибыли. Технико-экономическая оценка газоочистных установок базируется, в основном, на сравнительных данных. Подлежащий оценке объект газоочистки сопоставляется по технико- экономическим параметрам с наилучшим функционирующим аналогичным объектом. Аналог приводится к условиям, сопоставимым с условиями оцениваемого объекта (мощность, степень очистки, условия производства Сравнения ведутся по капитальным вложениям, производительности, эксплуатационным затратам. При расчете экологического ущерба У целесообразно перейти к относительным величинам, это позволит уменьшить число коэффициентов, не влияющих на функционирование объекта газоочистки и привести критерии экологической эффективности к технологическим. Был разработан метод расчета относительной эффективности газоочистной установки, позволяющий найти наиболее рациональные конструктивные решения для системы улавливания газовых выбросов. В общем случае, ущерб от газовых выбросов может быть определен как У=В·М. Приведенная масса выброса из N компонентов вычислится по формуле i 1 i i m A М N , где m i – масса выброса Если известна доля конкретного компонента в отходящем газе, Сои допуская, что – плотность газа не зависит от наличия примесей, получим Q С m оi оi Вычислим экологический ущерб У m на единицу массы уловленных примесей N N C C A В У 1 i oi i 1 i о i i При оценке газоочистной установки по усредненным параметрам о i 1 C A N А N то 1 m А В У Если выразить экологическую эффективность разрабатываемого проекта сточки зрения наименьшего ущерба, наносимого атмосфере, то экологический ущерб в этом случае запишется в виде У min. Значение У m снижается с ростом величины N N С A В С Е 1 i i i i 1 i о Величину Е можно считать критерием техникο-экологической оценки газоочистных установок. Критерий οтносительной экологической эффективности έ запишется как соотношение значений Е, вычесленных для новой газоочистной установки Е 1 и базового аналога Е о , έ = ЕЕ iiоiВ случае N=1 компонентов загрязняющих веществ значение критерия найдем как 1 о о Таким образом, для двух подлежащих оценке объектов газоочистки конкретного производства, различающихся степенью сепарации, 1 ο , οтносительная экологическая эффективность системы определяется техник- экологическим параметром max. Предотвращенный экологический ущерб У р вычисляется как разность У р = У- У 1, между экономическими потерями конкурирующих систем. Проведем сопоставление двух вариантов схем пылеулавливания, реализуемых водном и том же производстве с одинаковым уровнем технологического обеспечения. За базовый вариант У о примем максимально возможный ущерб от газовых выбросов производства, в котором не предусмотрена технологическая схема газоочистки, iо = Эффективность газоочистки будем оценивать в долях от максимального ущерба Е п = У р / У о N N C A C A У Е 1 i н i 1 i но p п У (6.26) В предположении, что все компоненты отходящих газов выброса со средними показателями агрессивности улавливаются в одинаковой мере (А i =А, i ), получим, что Е п = . Очевидно, что критерий техникο-экологической эффективности Е п , является частным случаем коэффициента эффективности очистки, полученного для газа с усредненными характеристиками. При выборе конструктивно-схемных решений газоочистных установок, предпочтение следует отдать той установке, которая обеспечивает более высокие показатели Е п Разработка и обслуживание газоочистных установок требует затрат Ζ (руб./с). При оценке общего ущерба необходимо учитывать, что известным недостатком мокрых пылеуловителей, работающих в промышленности, является однократное применение орошающей жидкости и, как следствие, значительные ее расходы на очистку газа. В тоже время, недостатками сухих пылеуловителей являются низкая эффективность улавливания тонкодисперсных частиц и вторичный унос дисперсной фазы. Рассчитаем относительные показатели газоочистки зависимость предотвращенного ущерба У р = У У 2 от величины затратна очистку Тогда функция У р max запишется как Е п =( У п / Ζ ) Рассмотрим расчет величины У р для наиболее используемых в различных отраслях производства газоочистных аппаратов с закрученным движением дисперсной среды. Эксплуатационным затратам на газоочистку в таких аппаратах наиболее полно отвечает составляющая энергозатрат, связанная с гидравлическим сопротивлением аппарата Па. Расход энергии на очистку газа определится как I = Q (Дж/с), где потеря напора, согласно уравнению Бернулли: (Дж./кг) Энергозатраты э определим из выражения: P Q C э э где С э – стоимость электроэнергии С э, (руб./Дж) Предотвращенный ущерб окружающей среде от выбросов загрязняющих веществ У m определяется по формуле: Р C C A В Е N э i oi 1 i i п (6.27) где η – эффективность газоочистки; С – концентрация загрязняющих веществ; B – относительный коэффициент эколого-экономической опасности (i -го компонента). Относительная технико-экологическая эффективность газоочистки έ рассчитывается как соотношение величин, вычисленных для базовой Е о схемы и предложенного конструктивно-схемного решения ЕЕ Е о Для усредненных величин о 1 о (6.28) Результаты оценки эффективности газоочистки применим для сравнительного анализа пылеуловителей центробежного действия по критерию έ Таблица 6.3 |