Конспект по водоподготовке

Подождите немного. Документ загружается.

32.Вредные компоненты технологических газов. Выявление в

топливный баланс газов низкой жаропроизводительности.

33.Утилизация технологических газов.

34.Промышленные и городские твёрдые отходы, их сжигание

совместно с традиционными видами топлива.

Состав попутных нефтяных газов (нефтепромысловые) это СН

и его

гомологи. Содержание азота в нефтяных газах сильно колеблется,

содержание СО

небольшое, а Н

Sесли нефть сернистая. В настоящее время

большое количество нефтяных газов сжигается в факелахтеряется ценное

топливо, загрязняется воздушный бассейн; углеводороды этих газовценное

химическое сырьё.

В процессе переработки нефти на нефтепереработочнм заводе

получаются газы с высоким содержанием бутана, пентана, пропана. К сухой

перегонке твёрдрго топлива относятся полукоксовый (550С) и коксовый

(1000С). Эти газы содержат большое количество непредельных

углеводородов, Н

, СН

. Когда в газогенераторах продувается воздухом слой

раскалённого топлива, образуются газогенераторные газы: образуются в

кипящем слое СО

, проходя через верхний слой:

С+ СО

CO+N

Смесь CO и N

называется воздушным газом, его температура 1000С. Его

используют в котлах-утилизаторах для генерации пара.

При подземной газификации углей выделяется Н

S; COСО

не загрязняя

воздух золой, сажей, окислами серы. Такой газ можно использовать для

производства элементарной серы.

Доменные газы близки по составу к газогенераторным. В них кроме СО

содержится СО, N

в очень малых количествах или его нет.

Углерод топлива окисляется кислородом руды, а не воздуха:

С+FeO Fe+CO

СO+FeO CO

+ Fe,

т.е. образуется дополнительный CO

Часто в доменную печь добавляют известняк, чтобы связать серу и

перевести её в шлак.

СaCO

 CaO+CO

Отсюда видно, что CO

в доменных газах больше, чем в генераторных.

Основной продукт – чугун, побочные продукты – калашниковый газ,

доменный шлак. Доменный шлак образуется из пустой породы руд, из

шлакообразующих добавок и из золы кокса. Шлак используют,

предварительно измельчая, в производстве специального цемента,

пеношлака, гравия. Калашниковый газ (смесь негорючих N

+CO

и горючих

CO+H

+CH

) часто используют для обогрева в предварительных

теплообменниках горячего воздуха доменной печи, для розжига доменной

печи, для обогрева сталеплавильных печей. Если калашниковый газ

очистить, то его можно использовать в газовых двигателях, в эксплуатации

вентиляторов. Калашниковый газ ценен теплотворной способностью, его

никогда не сбрасывают. Если предполагается утилизация газов, то твёрдые

примеси из него должны быть удалены. Количество пыли в домне обычно

20300 кг/т сырого чугуна или 230% его производства. Концентрация

пыли в домне – 10-200 г/м

. концентрация пыли в отходящих газах должна

быть 10-20 мг/м

, поэтому такое удаление пыли возможно осуществить в

несколько стадий. Сначала предколлекторы (пылеуловители и циклонные

коллекторы, изготовленные из базальта) удаляют пыль в несколько мм, а в

конце удаляется пыль до 1 мкм и менее на коллекторах, имеющих высокий

КПД сепарации, (чаще всего это скрубберы). После6дняя стадия – мокрая

очистка (скруббер типа Вентури), что связано с применением на высоком

давлении. Собранная мелкодисперсная пыль собирается (спекается) в более

крупные куски (агломераты). t-ра зажигания - 1270С. Количество

отходящих газов – 10004000 м

/т руды. Концентрация пыли в удаляемом

газе до 20 г/м

Состав пыли: 50% - Fe, 10% - окислы Si, Ca, Al, газы N

, 20% - О

, 10% -

СО

, 5% - СО, 0,5% - SО

Производство стали идёт в кислородных конверторах, где процесс

интенсифицируется, заменяя дутьё воздухом дутьём О

. Кроме этого,

используется смесь О

и перегретого пара, t-ра до 2400 С. Такая же t-ра в

конверторных газах. Их состав: СО и СО

При воздушном дутье образуется «коричневый дым», содержащий

оксиды Fe и Mn.

Кроме сталеплавильных печей в сталелитейном производстве

используются мартеновские, электродуговые и индукционные печи. В них

также большое количество «коричневого дыма». Особенно много такого

дыма, если печи двухходовые (в них утилизируется теплота одного хода для

предварительного нагрева шихты другого хода).

35.Дожигатели. Образование газовых выбросов в дожигателях

отходов.

Несмотря на утилизацию теплоты и утилизацию металлов, содержащихся

в отходах, Дожигатели являются наиболее дорогостоящими средствами

захоронения отходов. Однако все индустриально-развитые страны очень

широко и по возрастающей используют этот метод (гигиеничен, не нарушает

ландшафта),  Дожигатели строят либо в больших городах (наилучшая

экономичность), либо в зонах отдыха, где большая туристическая нагрузка.

Экономика этого процесса зависит прежде всего от теплотворной

способности отходов (в среднем 4000-5000 кДж/кг). В городах с обширной

сетью центрального отопления и большим количеством отходов бумаги и

картона (до 40%) и пластиков (до 10%) теплотворная способность топлива 

7,5-8,5 тыс. кДж/кг. Если не учитывать выбросы с дымовыми газами от

топлива, которые являются добавками к этим отходам, то главным

источником выбросов от самих отходов будет гидрохлорид (HCl).

Чем больше t-ра горения, тем меньше неприятного запаха. Если t-ра

больше 870 С, то запах исчезает вообще. В результате, при взаимодействии

неорганических хлоридов с железо- и алюмосиликатами образуются летучие

хлориды Fe и Al.

Установлено, что в обычных типах дожигателей отходящие газы

содержат от 100 до 600 мг/м

HCl. Это  3,7-3,9 г/м

. если сжигаются

вещества, содержащие серу, то в отходящие газы поступает SO

концентрацией 7001100 мг/м

36. Устранение выбросов сажи, бенз(а)пирена, СО2 путем ограничения

теплоты сгорания.

Газ имеет ряд преимуществ перед др. видами: не образуется зола, сжигается

практически без дыма, сажи и др. продуктов неполного сгорания;

сравнительно легко очищается от сернистых соединений – след. Не будут

получаться

. Есть недостатки: главный – сгорание с образованием

малосветящегося факела ( передача тепла излучением значительно меньше,

чем при сжигании Ж или Тв), дает при сжигании большое количество окиси

углерода (при повышении факела возможны групповые отравления),

взрывоопасен и образует бензопирен С20Н12. Малую светимость факела

перекрывают излучением раскаленных огнеупоров по методу беспламенного

горения.

37. Беспламенное сжигание газа и сжигание с образованием факела.

Разработано несколько конструкций излучающих беспламенных горелок: газ

смешиваясь с воздухом распределяется по туннелям огнеупорного блока со

скоростью превышающей скорость воспламенения. Затем подходит к

огнеупорным насадкам и там уже горит. Огнеупоры излучают и добавляют

кол-во тепла (компенсируется малая светимость факела).

38. Влияние полноты сгорания газа с воздухом, температуры

огнеупорных поверхностей, катализаторов на полноту сгорания.

Полнота сгорания газа обеспечивается применением автоматического

поддерживания соотношения газа и воздуха. Это важно при колебании

нагрузок горелок (хроматографические приборы, контролирующие процесс

горения по результатам продуктов сгорания). Достижению полноты сгорания

помогает предварительный нагрев воздуха в воздухонагревателях (за счет

тепла уходящ. газов). Токсичность СО объясняется способностью вступать в

соединения с гемоглобином крови. ПДК СО в воздухе 2 мг/м3 (менее

0,0002% по объему воздуха). В воздухе раб. Зоны ПДК РЗ 20мг/м3.

Если использовать газ с большим содержанием Н, то надо помнить, что в

присутствии катодизаторов Н горит при более низких температурах, чем

метан. На этом основано применение газоанализаторов в раздельном

сжигании Н (t=150-300С) и метана (450-800С).

39. Методы, обеспечивающие полное сгорание жидкого топлива (жт).

Мазут и др. нефтяные остатки ( продукты перегонки нефти) идут на

отопление паровых котлов и тех. Оборудования. В мазуте Н < чем в сырой

нефти, а С >. Он более сернистый, чем сырая нефть. Мазут содержит

минеральный массу, след. При сгорании зола до 0,4%. Небольшой процент,

но идет откладка золы на поверхности котлов, след. Уменьшается КПД

( уменьшается теплопередача), растет тем-ра уходящих газов. Много мин.

Массы приходится на долю ванадия. А это катализирует сернистый процесс.

V2O5 способствует коррозии Ме. ПДК =0,002мг/м3. Опыт показывает, что

избежать полностью выбросов вредных веществ при сжигании мазута не

удается, но уменьшить этот выброс способны форсунки с воздушным

распыливанием, где α =1,03. Содержание воды в мазуте сказывается на

теплоте сгорания, способствующей возникновению пробок, прерывающих

подачу топлива к форсункам. Если мазут не очень вязкий, можно отстаивать

воду. Но это долго и трудно. Поэтому если в мазуте много влаги не делают

этого, а используют мазутоводные эмульсии, перемешивая мазут с водой

острым паром или пропусканием мазута через эмульгаторы.

Все это повышает эффективность использования ЖТ, след. Способствует

экологическому эффекту : а) обеспечивается теплоты сгорания мазута

(экономия топлива + устранение загрязнения воздушного бассейна сажей,

копотью, СО, СО2);

б) Уменьшение избытка воздуха в продуктах сгорания поддерживается

путем оптимальной вязкости мазута, прогрессивные виды форсунок,

применение газоанализаторов, автоматический контроль процесса горения.

в) Снижение температуры ух. газов применение рекуператоров,

экономайзеров, воздухонагревателей, а также отвод тепла от ух. газов в

сушильной установке и др. технол. оборудовании.

40.Газификационные форсунки. Сжигание водомазутных эмульсий.

Сжигание твердого топлива с высоким и малым выходом летучих.

Повышение содержания Н2 в горючей массе ТВ. Топлива увеличивает

выход летучих, кот. Образуются при нагреве топлива без доступа воздуха.

Если много О2 в топливе, то летучих тоже много, но легко зажигается и

высокая реакционная способность. Работая на ТВ. Топливе значит : потери

тепла не только от мех. недожога ( провал, унос частиц топлива), но и от

химического недожога (неполнота сгорания). Тогда в дымовых газах много

Со и Н2. так же бужет бензопирен и сажа. Задача – снизить кол-во продуктов.

Менделеев : «Необходимо чтобы около места, где начинается горение пыли

каменноугольных углей находились накаленные стенки, что содействует

полноте горения и его бездымности»(раскаленные огнеупоры поверхностей.)

Если ТВ. Т. С высоким выходом летучих прод. Сгорания, то перед

дожигательной насадкой СО около 1% и потери тепла 7%. После

дожигательной насадки СО=1ю2%. Если продукты сгорания, н-р, СО2

пускать в теплицы при концентрации 1ю2 % будет высокий урожай.

41. Дожигательные насадки. Совместное сжигание 2х видов топлива.

Сжигание тплива низкой жаропроизводительности совместно с

высокой . Древесные отходы, накапливающиеся на деревообрабатывающих

предприятиях, сжигаются с высокой эффективностью в топках паровых

котлов. Генерируемый перегретый пар на турбину, а отработанный на

сушильные установки. При сжигании 9 тонн пара в час получится 10000тонн

условного топлива в год. Реконструкция городов – часто древесина сжиг. На

месте, не используют тепло, засоряют атмосферу. В Западной Европе на

душу населения около 300 кг отходов в год, в США 600кг/год. Кол-во

органических материалов в отходах США около 1.5 млрд тонн. Это приблиз-

но 500 млн. тонн условного топлива, что около 20% от всего потребления

топлива страной. Для обеспечения полноты сгорания, неприятного запаха

нужно увеличить температуру воздуха: топлива сжиг. С природным газом,

жидким топливом или углем. Присадка будет составлять 10- 20 % по

теплу.

42 Сжигание Ж и Тв. Топлива совместно с газообразным. Совместное

сжигание жидкого и ТВ. Топлив.

В промышленных печах часто сжигают 2 вида топлива : мазут и газ (повыш.

светимость факела) на металлургических заводах неравномерность

поступления коксового и доменного газов, а значит, потребление тепла

покрывают добавляя прир. газ, мазут и уголь.

Часто сжигают совместно нефтепромышл. газ и мазут, доменный газ и

каменный уголь, мазут и уголь. Этим достигается большая экономия тепла и

уменьшение загрязнения воздушного бассейна промышленных городов. При

своместном сжигании двух видов топлива значение теплотехнических

величин могут колебаться. Н-р, доменный газ и мазут:

жаропроизводительность изменяется в зависимости от соотношения газа и

мазута от 1500С до 2100С, теплосодержание сухих продуктов сгорания от

620 до 960 ккал/м3, СО2 от 16 до 24%. Разрешается вести расчет как будто 1

вид топлива. При расчетах сначала объединяют 2 вида топлива в один и

находят мах. СО2, получают усредненное топливо. Важно следующее: при

выборе этих 2х видов топлив нужно чтобы СО2 мах. суммы не был близок к

мах. СО2 третьего компонента.

43.Классификация пылеулавливающего оборудования.

Основана на принципиальных особенностях процесса отделения тв. частиц

от газовой фазы :

1. Оборудование для улавливания пыли сухим способом (циклоны,

камеры, батарейные циклоны);

2. Оборудование для улавливания пыли мокрым способом (полые

газопромыватели, мокрые аппараты ударно-инерционного действия, мех.

скрубберы, скор. газопромыватели - скрубберы Вентури)

3. Фильтрующее оборудование, эл. фильтры.

Достоинства аппаратов 1 типа: простота конструкций, возможность их

изготовления на неспециальном предприятии, но эффективность очистки

невелика.

Чаще всего используются циклоны, т.к. степень очистки приличная и

невысокое газодинамическое сопротивление аппарата.

Пылеосадительные камеры применяются для предварительного осаждения

частиц, раз-ры которых >100мм. Если в аппарате имеется устройство

(дополнительное) для осаждения пылевого концентрата они называются

пылеконцентраторы.

Батарейне циклоны выделяют в отдельную группу из-за конструктивных

особенностей, т.к. в них поток раздается по многим одинаковым элементам

циклонного типа. Процесс пыле-золоулавливания в мокрых аппаратах

связано с процессом абсорбции и охл. газов. Такие аппараты ставятся как

предварительные перед, н-р, электрофльтрами, рукавными фильтрами. Чаще

всего орашающей жидкостью явл. вода. если вопрос стоит очистка от пыли +

удаление одного компонентов газ. смеси, то абсорбент хим. подбирается.

Чтобы уменьшить расход воды используется частичная рециркуляция и зам.

система охлаждения.

Процесс очистки газов от ТВ. или жидких частиц с помощью пористых

сред

– фильтрация. Частицы взвешенные в газ. потоке осаждается на поверхности

или в объеме пористых сред за счет броуновской диффузии , эффекта

касания, инерционных, электростатических и гравитационных сил. Слой

первично задерживающийся фильтром частиц станов-ся дополнительным

фильтрующим материалом, что увеличивает эффективность очистки. но со

временем этот же слой будет уменьшать проницаемость материала – затрудн.

очистка – необходимо разрушить и снять этот осадок.

44.Волокнистые фильтры - слои различной толщины - фильтры

объемного действия, используются если концентрация частиц 0,5-5мг/м3.

Бывают тонко волокнистые, глубокие и грубоволокнистые. Регенерация

сухих фильтров неозможна. Они работают без регенерации 0,3-5 лет, затем

заменяются целиком целиком или только фильтрующий материал. Если

существует опасность выноса сухих частиц при высокой скорости потока (до

3 м/с). Волокнистые фильтры используются в качестве туманоуловителем

(улавливаются капли до 10 мкм). В тканевых фильтрах используются

фильтрующие материалы 2х типов : обычные ткани и войлоки (фетры).

Зернистые фильтры применяются реже чем волокнистые. Преимущества

зернистых : могут работать при t 500-800С в агрессивных средах,

выдерживают большие механические нагрузки, перепады давления и

температуры.