Проектирование,установка, монтаж, окупаемость
Сообщений: 13 Страница 1 из 1
В 2013-2014 и судя по всему как минимум в ближайшем будущем в Украине популярны твердотопливные топочные и котельные.

Наблюдая за картиной выходящих дымовых газов из дымоходов решил создать тему: "Очистка дымовых газов в твердотопливных топочных и котельных" - потому как или мы задохнемся скоро или научимся хотя бы примитивно очищать дымовые газы от оксидов серы, азота, угарного газа (СО), сажи (углерода и его смесей), креозота и т.п. нечисти.

То есть по сути речь пойдет о фильтре для улавливания сажи и др. вредных веществ из дыма.

0_29799_b4e6c44b_XL.jpg
Очистка дыма твердотопливных котлов от сажи и вонючих запахов
0_29799_b4e6c44b_XL.jpg (99.4 КБ) Просмотров: 9584


Пожалуй начну тему с так называемого центробежного скруббера (ЦС):

Как пример беру ЦС-ВТИ

В энергетике ЦС применяют для котлов малой мощности и представляют из себя вертикальные циклоны со стекающей по стенкам водяной пленкой.

rotary-scrubber.jpg


Процесс улавливания твердых частиц из дымовых газов в золоуловителях ЦС-ВТИ и МП-ВТИ происходит при осаждении частиц на пленке жидкости, текущей по внутренним поверхностям аппарата - стенкам и пруткам, и на каплях жидкости, находящихся в объеме.

Одновременно с твердыми частицами в мокрых золоуловителях вода при контакте с очищаемым газом абсорбирует часть содержащихся в нем соединений серы, азота и других веществ образуя кислые растворы. При содержании в золе дымовых газов со¬единений СaО больше 20% образуются твердые отложения, нарушающие работу золоуловителя и примыкающих к нему трубопроводов.

Центробежный скруббер ВТИ состоит из цилиндра 1 с коническим дном 2 и подходящим по касательной к цилиндру патрубкам 3 для ввода дымовых газов (см. сечение А - А). Внутри цилиндр выложен защитным слоем - метлахской плиткой или другим материалом, а в месте отвода золы с водой 5 трубопровод, защищен свинцом (см. узел I).

Для улавливания золы по стенкам и дну скруббера создается пленка воды, выходящей из сопл 4 по касательной к внутренним стенкам (см. сечение Б - Б рис. 7-26). Газы входят со скоростью около 20 м/с и содержат пыль в количестве 15 - 30 г/м3; расход воды составляет or 0,1 до 0,6 кг/м3 очищаемого газа.

Температура дымовых газов в скруббере снижается со 170 - 200 до 103 - 110°С, а температуря воды повышается. Частично вода с золой срывается со стенок, разбрызгивается и уносится из золоуловителя в короба и дымосос, где происходит налипание золы на поверхности. Газовое сопротивление скрубберов составляет 0,6- 1 кПа (60 - 100 кгс/м2), а степень очистки от 87 до 92%.

Изготавливаются скрубберы на расход газа от 0,28 до 2,8 м3/с (от 1 x 103 до 10 x 103 м3/ч).

Очистка газов от сажи мокрыми способами имеют серьезные недостатки. Главным из них является образование в аппаратах для улавливания большого количества смеси воды и сажи. Такую воду спускать в канализацию нельзя, так как это приведет к загрязнению сажей рек или водоемов. Все способы выделения сажи из воды после аппаратов мокрой очистки газов требуют устройства сложных сооружений и поэтому такая очистка имеет ограниченное применение.

Технические показатели скрубберов ЦС - размеры, расход воды, производительность, сопротивление.jpg


Присоединительные и габаритные размеры скрубберов ЦС.jpg


Подготовка воды для мокрой очистки от сажи (рециркуляция)

Наибольшей трудность в процессе такого сажеулавливания является отделение сажи от воды. Отлично зарекомендовал себя способ в котором для ускорения отделения сажи от воды, подаваемой на орошение аппаратов мокрой очистки, добавляют одновременно гидрофобизатор и флокулянт. В качестве гидрофобизатора используют газойль, бензол или другие углеводороды, в количестве до 3 кг на 1 кг выделяемой саки; в качестве коагулянта...

расчет скорости движения газа в скруббере.png


Рис. Изменение тангенциальной, радиальной и вертикальной компонент скорости в циклонном скруббере
Следующая заслуживающая внимания система очистки дымовых газов - Мокрый прутковый золоуловитель типа МП-ВТИ

Для улавливания летучей золы дымовых газов от котлов большей производительности применяются, как правило, мокрые золоуловители - центробежные скрубберы и прутковые золоуловители.

Наиболее совершенным аппаратом этого типа является мокрый золоуловитель с прутковой решеткой.

Мокрый прутковый золоуловитель типа МП-ВТИ.JPG
Мокрый прутковый золоуловитель типа МП-ВТИ.JPG (16.03 КБ) Просмотров: 9586


Прутковый золоуловитель типа МП-ВТИ (1 — корпус; 2 — патрубок входной; 3 — форсунки оросительные прутковой решетки; 4 - решетка прутковая; 5 — гидрозатвор)

Аэродинамическое сопротивление по газу принимается ориентировочно 80 - 100 кгс/м2. Мокрые прутковые золоуловители могут устанавливаться в закрытых помещениях, а также на открытом воздухе, если расчетная температура наружного воздуха не ниже —30 °С.
Еще одним интересным вариантом очистки дымовых газов является высокоэффективный пылеулавливающий аппарат - скоростной газопромыватель.

В крупных котельных иногда применяется высокоэффективный пылеулавливающий аппарат - скоростной газопромыватель

Скоростной газопромыватель.JPG
Скоростной газопромыватель.JPG (9.04 КБ) Просмотров: 9586


(1 - труба-распылитель; 2 - форсунка; 3 - циклон-каплеуловитель). Скоростной газопромыватель состоит из орошаемой водой трубы-распылителя, трубы Вентури циклона-каплеуловителя (скруббера).

Мокрые золоуловители, основанные на принципе скоростных газопромывателей, для работы с пылеугольными котлами разработаны Уральским отделением ОРГРЭС, и им присвоено наименование МВ-УОРГРЭС. Золоуловители этого типа являются высокоэффективными аппаратами.
Улавливание золы осуществляется в скруббере, куда поступает поток газов из коагулятора. Эффективность золоулавливания обусловливается коагулирующими свойствами трубы Вентури, т. е. укрупнением золовых частиц в потоке газов, проходящих через интенсивно смачиваемую горловину трубы Вентури с большой скоростью (60 - 80 м/с).
Согласно междуведомственным испытаниям их КПД составляет 96 – 97 %, сопротивление – 100 - 130 кгс/м2.
Подборка различных конструкций (чертежей) циклонов и скрубберов для очистки дымовых газов:

1.jpg
Скруббер - схема работы

2.jpg
Скруббер - чертеж 3

3.jpg
Скруббер - чертеж 2

4.jpg
Скруббер - чертеж 1
Принцип действия и эффективность скруббера

Скруббер состоит из основания и цилиндрического корпуса с крышкой, изготовленных из полипропилена. Основание представляет собой металлическую тумбу, в которой смонтирован стеклопластиковый бак с двумя воздуховодами, насос и система трубопроводов. На передней части основания находятся рН-контроллер, выключатель питания сети и дифференциальный автомат. Внутри цилиндрического корпуса находится насадка, состоящая из беспорядочно насыпанных керамических колец, которые лежат на пластиковой решетке. Насадка орошается поглощающим раствором через пластиковые трубы с отверстиями, "брызгалки”. Верхняя часть насадки закрыта брызгоуловителем. На задней стенке основания скруббера закреплена емкость из нержавеющей стали, снабженная поплавковым клапаном. С помощью этого устройства осуществляется заполнение бака скруббера водой из водопровода и поддержание постоянного уровня поглощающей жидкости в скруббере. Скруббер может устанавливаться в любом месте лаборатории или во вспомогательных помещениях, оснащённых системой вентиляции, водопроводом и канализацией. Минимальное расстояние от задней стенки скруббера до стены 0,5-0,6 м.

101.jpg
Принцип работы и расчеты скруббера для очистки от кислотосодержащих газов


Подключение скруббера к водопроводу производится при помощи гибкой подводки. При этом наличие запорного вентиля на водопроводной линии является обязательным.
Для слива жидкости скруббер подключается к канализации пластиковыми канализационными трубами диаметром 40 мм.

Дымоходная труба присоединяется к верхнему патрубку скруббера. При этом, соединение должно предусматривать возможность периодического контроля состояния ’’брызгалки”.

Расход воздуха -1700 куб.в час

Максимально возможное количество кислоты при расходе воздуха, равном 1700 куб. м в час не должно превышать 0,8 л в час или 6,4 л за 8 часов (рабочий день). В этом случае эффективность скруббера наибольшая (степень улавливания составляет 94-96%). При увеличении количества упариваемой кислоты до 8 л и более за рабочий день степень улавливания падает до 75-80%

Зависимость гидравлического сопротивления скруббера от расхода воздуха

№№ Гидравлическое сопротивление, Па Расход воздуха, куб. м/час
1 100 550
2 200 830
3 400 1170
4 600 1430
5 800 1650
6 1000 1850

Зависимость гидравлического сопротивления скруббера (Па) от расхода воздуха (куб.м/сек) может быть рассчитана по формуле 1:

Δрср = 3775 W2

Сопротивление скруббера при расходе воздуха, равным приблизительно 1800 куб.м в час, составляет 1000 Па (102 мм.вод.ст). Расчет сопротивления скруббера при 2000 куб.м, в час приводит к цифре 1164 Па. Подобрать вентилятор для такого расхода и перепада давления из группы кислотостойких вентиляторов (например, СМРТ) невозможно. Таким образом, данный скруббер может эффективно использоваться при работе с расходом воздуха 1700 куб.м. в час. С учетом потерь на повороты, сужения и т.п. расход будет равняться 1500-1600 куб.м в час. Нужно подчеркнуть, что попытка увеличить расход воздуха приводит к резкому возрастанию гидравлического сопротивления (см. формулу 1).

Основные параметры используемого вентилятора:

• Тип вентилятора центробежный
• Потребляемая мощность (Вт) 1500
• Максимальная рабочая температура (°C) -10/+60
• Максимальный расход воздуха (м3/час) 3100
• Диаметр воздуховода (мм) 200
• Номинальное напряжение (В/Гц) 400 / 50
БЕЗОПАСНЕЕ ВЫБРОСЫ, ГУБИТЕЛЬНЕЕ ЗОЛА

Головоломка для мусоросжигательного завода такова: чем безопаснее выбросы, тем губительнее зола.

На всех мусоросжигательных заводах образуется зола в результате процесса сжигания. Нелетучий остаток составляет большую часть этих остатков, но летучая зола является наиболее токсичной. Летучая зола рассматривается как опасные отходы и должна размещаться на специально спроектированных полигонах для опасных отходов. Даже и там зола представляет неизвестные опасности на полигоне, поскольку, как и с выбросами, ее состав в основном неизвестен.

(Швеция считает летучую золу настолько опасной, что запрещает ее депонировать на полигонах … по крайней мере, в Швеции. Шведы экспортируют свою золу в другие страны, так что они не нарушают свои правила (284)).
Одним из способов снижения токсичности золы является ее остекловывание. Зола направляется непосредственно в плавильную печь, где зола обжигается в небольшие, стеклообразные частицы. “За счет заключения тяжелых металлов в твердой, физической матрице остекловывание значительно снижает их биологическую доступность и скорость, при которой они снова поступают в окружающую среду”. Ингибитор дорог – остекловывание повышает затраты на сжигание мусора на 20-30 долл. за тонну отходов. Кроме того для остекловывания потребляется больше энергии, чем образуется при сжигании мусора.

“Самые современные технологии мусоросжигания, спроектированные для снижения воздушных загрязнений, просто переводят токсичные вещества в золу. Так как воздушные выбросы становятся чище, зола становится более токсичной, и зола, с которой редко обращаются в условиях жесткого контроля, должна быть … по иронии судьбы, направлена на полигон, спроектированный специально для приема золы, вследствие чего резко возрастут затраты на сжигание отходов, в то время как только отложится воздействие токсичной золы на окружающую среду …”

“… Ни высокая температура, ни оборудования для очистки газообразных выбросов не могут сделать мусоросжигательные установки безопаснее”.
Brenda A. Platt, Институт местной самообеспеченности

“Имеется мало определенности в отношении того, насколько эти технологии улучшены, и имеется неполное понимание, прежде всего, того, как технологии сжигания отходов, новые и старые, воздействуют на здоровье человека. Не было сделано официальных попыток оценить долговременные воздействия выбросов на здоровье человека…”
Maureen Carter-Whitney, Канадский институт экологического права и политики

“Мониторинг мусоросжигательных установок был неудовлетворительным при недостатке строгости, нечастом мониторинге и отсутствии биологического мониторинга. Одобрение новых установок зависит от данных моделирования, [которые] как предполагается, станут научной мерой безопасности, хотя использованный метод имел точность не выше 30%, и игнорируется важная проблема вторичных твердых частиц”.
“Один из принципов означает, что для снижения выбросов диоксинов и ртути в воздух должно использоваться сочетании инжекции активированного углерода с тканевыми фильтрами. Частицы диоксинов слишком малы, чтобы их задержали с помощью обычных фильтров, а ртуть обычно бывает в газообразной форме. Таким образом, частицы углерода инжектируются в отходящие газы …; углерод обеспечивает хорошую поверхность, на которой может конденсироваться, а частицы диоксинов могут образовываться по мере охлаждения отходящего газа. Сами частицы углерода достаточно крупные для улавливания с помощью тканевых фильтров. Это эффективно при снижении воздушных выбросов; но частицы углерода, как было доказано, являются эффективными при стимулировании образования, так что общее образование диоксинов возрастает на 30% в присутствии инжекции углерода. Инжекция углерода снижает воздушные выбросы, но это приводит к тому, что летучая зола (улавливаемая в частицах углерода) содержит намного больше диоксинов, чем в ином случае выбрасывалось из дымовой трубы”.

Измерения концентраций тяжелых металлов – иных, чем свинец – обычно не проводятся. Этот последний пункт особенно тревожный, поскольку известно, что в выбросах содержатся также такие металлы, как ртуть, мышьяк, хром и кадмий.
Генерирую идеи, много, не дорого! :)
Продолжаю тему:

Циклон СК-ЦН-34 специально предназначен для фильтрации дымовых газов от мелкой пыли (золы) и сажи - саже-газовых и саже-воздушных смесей.

СК-ЦН-34 часто используется для оборудования котельных и эффективен для очистки дыма от мелкой золы и сажи.
При установке на большие котлы желательно установка батарейную установку, это даст большую степень очистки.

СК-ЦН-34 изготавливаются из металла толщиной 3 мм.

Основные характеристики:
Тип - СК (спирально-конусный)
Качество очистки - 90-98%
Возможность универсального использования.
Максимальная температура газа во время очистки - 400 оС
Угол наклона входного патрубка относительно горизонтали - 34*
Вращение газа - Левое/Правое
Оптимальная скорость газа на входе в циклон - 10-12 м/сек
Оптимальная скорость в циклоне - 1,4 - 1,7 м/сек
Максимальное содержание пыли в очищаемом газе (масс) - не более 1000 г/м3
Давление (разряжение) кПа - не более 10
Коэффициент гидравлического сопротивления - 1150

cn_34.jpeg
Чертеж циклона для фильтрации от мелкой пыли и сажи

d181d0ba-d186d0bd-34d0bc.jpg

Производительность и габаритные размеры циклонов для фильтрации от пыли и сажи.jpg
Таблица 1 - характеристики циклонов от мелкой пыли и сажи
Интересно "Качество очистки - 90-98%" - означает ли это что визуально не будет видно черного дыма?
Можно задам риторический вопрос:

"Зачем очищать дым от углерода?"

Ведь углерод (сажа) - это топливо, если к углероду добавить кислород пропадает видимый дым, а на выходе углекислый газ, при этом вы имеете дополнительное тепло от этого сжигания.

Скажу иначе - "черный дым - это выброс топлива, и соответственно денег!", а тратить еще деньги на его улавливание и потом еще тратить деньги на его утилизацию, это что "энергоэффективность или энергосбережение??!"

С + О2 = СО2

учите химию мальчики!! :D
Alyonna писал(а): Зачем очищать дым от углерода? Ведь углерод (сажа) - это топливо...


100% согласен!

Надо не очищать, а дожигать.

В большинстве случаев этот вопрос решаем гораздо проще и дешевле чем очищать!

Хотя и бывают исключения, например когда очистка дымовых газов необходима лишь в определенных режимах работы котла, когда невозможен качественный дожиг. Подобные ситуации возникаю например в пиролизных котлах когда сжигаются высоко-углеродистые виды топлива, но это уже отдельная тема!

Что касается эффективности очистки дымовых газов от высокого содержания углерода и сажи, то скажу что для этого есть специальные пропорции расчета циклона, в дополнение к которому делается щелочное орошение - подобный скруббер практически полностью избавляет от проблемы черного или сизого дыма. Также есть технология в которой делается специальный оголовок на дымовую трубу и в дым интенсивно накачивается водяной туман (пар) который нивелирует проблему.
Чертежи и формула расчета циклона для очистки дымовых газов от сажи

Циклон для очистки дымовых газов от сажи - чертежи.gif
По ходу скоро этой темой начнут заниматься экологи с крутыми мандатами...
maximus-2000@bk.ru
довольно интересно
Сообщений: 13 Страница 1 из 1

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron