Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина

Кафедра экологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Охрана атмосферного воздуха»

на тему «Выбор и обоснования метода очистки отходящих газов на котельных установках»

Выполнила: студент 3 курса

специальности 5В060800 — Экология

Жансеитов Ж.Ж.

Проверила: к.т.н., старший преподаватель

Жапарова С. Б.

Курсовая работа допущена к защите

____________________

Астана, 2014 г

КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. С.СЕЙФУЛЛИНА

Кафедра: «Экология»

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий

кафедрой

Доктор Р.h.D

Саспугаева Г.Е.

____________

ЗАДАНИЕ №

На курсовой проект (работу) по дисциплине: «Охрана атмосферного воздуха»

СТУДЕНТ Жансеитов Ж.Ж. ГРУППА 313

Тема проекта: «Выбор и обоснования метода очистки отходящих газов на котельных установках»

Исходные данные

Онищенко Н.П. О-58 Эксплуатация котельных установок. — М.: Агропромиздат, 1987,- 352с.: ил.

Содержание пояснительной записки

Сроки выполнения

Примерный объем

1

Котельные установки

15.02.14

3-7

2

Особенность применения химических методов очистки отходящих газов

21.03.14

5-10

3

Расчёт технико-экономических показателей работы газоочистных сооружений

20.04.14

5-10

Содержание графической части

Сроки выполнения

Количество листов

Формат

1

2

3

4

5

Дата выдачи задания 20 января, дата защиты проекта 25 апреля

Руководитель проекта Жапарова С.Б.____________

Задание принял к исполнению Жансеитов Ж.Ж.___________

КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ С.СЕЙФУЛЛИНА

Кафедра «Экология»

РЕЦЕНЗИЯ

На курсовую работу по дисциплине

«Охрана атмосферного воздуха»

Студент Жансеитов Ж. группа 313

Тема работы: «Выбор и обоснования метода очистки отходящих газов на котельных установках»

Соответствие содержание работы выданному заданию __________________________________________________________________

Недостатки:

_______________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________

Дата проверки курсовой работы__________________________________

Предварительная оценка ________________________________________

Дата проверки ________________________________________________

Оценка после защиты __________________________________________

Подпись руководителя _______________________

Содержание

Введение

Котельные установки

Общие сведения и понятия о котельных установках

Классификация котельных установок

Классификация котельных агрегатов

Виды и свойства топлива, сжигаемого в отопительных котельных

Особенность применения химических методов очистки отходящих газов

Адсорбционно-каталитические методы

Термические методы обезвреживания газовых выбросов

Метод селективного каталитического восстановления (СКВ)

Расчёт технико-экономических показателей работы газоочистных сооружений

Расчёт капитальных затрат

Расчёт эксплуатационных расходов

Расчёт высоты дымовой трубы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В связи с повышением требований к экологической чистоте производств все больше внимания уделяется развитию химических методов очистки отходящих газовых потоков. Эти методы сами по себе или в совокупности с основанными на других принципа технологии обеспечивают эффективную очистку выбрасываемы) в атмосферу газообразных продуктов, надежность всего производства, снижение энергозатрат и себестоимости.

Устранение нежелательных компонентов в газах с использованием химических методов означает, что в основе процесса лежит химическая реакция и ее роль является преобладающей по сравнению с процессами адсорбции, абсорбции, конденсации или сжигания. В большинстве случаев, однако, технология сочетает в себе несколько операций и достаточно сложно классифицировать метод очистки в соответствии с перечисленными выше физико-химическими методами. Например, метод очистки газа от SO2 с использованием извести или известкового молока не приводится здесь в качестве химического, поскольку определяющей операцией является абсорбция на стадии скруббирования. Из этого примера видно, что определение, данное «химическому» методу очистки, неоднозначно и вводится для удобства изложения и необходимости классификации.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основные элементы котельной установки – котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Для достижения цели были поставлены задачи:

Особенность применения химических методов очистки отходящих газов

Расчёт технико-экономических показателей работы газоочистных сооружений

Расчет капитальных затрат

Расчёт эксплуатационных расходов

 Расчёт высоты дымовой трубы

Объем и структура работы. Данная курсовая работа представлена на 27 страницах, состоит из 3 глав. Содержит 19 формул, 3 рисунка, введение, содержание, заключение, 20 источников использованной литературы.

1.Котельные установки

1.1 Общее сведение и понятие о котельных установках

Котельными установками называется комплекс оборудования для котельной предназначенного для превращения химической энергии топлива в тепловую с целью получения горячей воды или пара заданных параметров.

В зависимости от назначения различают следующие котельные установки:

отопительные котельные установки — для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;

отопительно-производственные котельные установки — для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического водоснабжения;

производственные котельные установки— для технологического теплоснабжения.

Котельная установка состоит из котельного агрегата, вспомогательных механизмов и устройств:

Котельный агрегат включает в себя топочное устройство, трубную систему с барабанами, пароперегреватель, водяной экономайзер,воздухоподогреватель, а также каркас с лестницами и помостами для обслуживания, обмуровку, газоходы и арматуру.

К вспомогательным механизмам и устройствам относят дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные, водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топливоподачи, золоулавливания (при сжигании твердого топлива), мазутное хозяйство (при сжигании жидкого топлива), газорегуляторную станцию (при сжигании газообразного топлива), контрольно-измерительные приборы и автоматику.

В процессе получения горячей воды или пара для отопления, производственно-технических и технологических целей служат вода, топливо и воздух (рабочим телом является вода).

В промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве применяют различные виды котлов:

Паровой котел представляет собой устройство с топкой, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара давлением выше атмосферного, используемого вне котельной установки.

Водогрейный котёл — такое же устройство, но предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне котельной установки.

Котел-утилизатор — это паровой или водогрейный котел, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологического процесса.

Котел-бойлер — паровой котел, в паровом пространстве которого размещено устройство для нагревания воды, используемой вне котла, а в естественную циркуляцию включен отдельно стоящий бойлер.

Стационарным называют котел, установленный на неподвижном фундаменте, передвижным — котел, имеющий ходовую часть или установленный на передвижном фундаменте.

В котельных установках используется различное вспомогательное оборудование:

Пароперегреватель — представляет собой устройство, предназначенное для перегрева пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле, в результате передачи ему тепла дымовыми газами.

Экономайзер — устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и служащее для подогрева или частичного испарения воды, поступающей в котел.

Воздухоподогреватель - предназначен для подогрева поступающего в топочное устройство воздуха теплом уходящих газов.

Питательная установка — состоит из питательных насосов для подачи воды в котел под давлением, а также соответствующих трубопроводов и арматуры.

Тягодутьевое устройство — состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососа и дымовой трубы, обеспечивающих подачу необходимого количества воздуха в топочное устройство, движение продуктов сгорания по газоходам, и удаление их за пределы котлоагрегата.

Устройство теплового контроля и автоматического управления включает контрольно-измерительные приборы и автоматы, обеспечивающие бесперебойную и согласованную работу котельной установки для выработки необходимого количества пара определенной температуры и давления.

В устройство для подготовки питательной воды входят аппараты и приспособления, обеспечивающие очистку воды от механических примесей и растворенных в ней накипеобразующих солей, а также удаление из нее газов.

Устройство для удаления золы и шлака состоит из гидравлических систем и механических приспособлений: вагонеток или транспортеров или тех и других. Котельные установки, работающие на пылевидном топливе, оборудуют дробилками, сушилками, мельницами, питателями топлива, вентиляторами, а также системой транспортеров и пылегазопроводов.

Топливный склад служит для хранения топлива.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основные элементы котельной установки – котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Котел – теплообменное устройство, в котором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные предназначаются для тех же целей, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона.

Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.

Котельные средней и большой мощности — 3,5 МВт и выше — отличаются сложностью оборудования и составом служебно-бытовых помещений. Объемно-планировочные решения этих котельных должны удовлетворять требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий (СИ 245—71), СНиП П-М.2-72 и 11-35-76.

1.2 Классификация котельных установок

По типу расположения

Отдельно стоящие

Крышные

Встроенные в здания другого назначения

Пристроенные к зданиям другого назначения

Блочно-модульного исполнения

Рамные на поддонах

По типу используемого топлива

Газовые

Жидкотопливные (мазут, дизельное топливо, отработанное масло)

Твердотопливные (дрова, кокс, бурый и каменный уголь, брикеты)

Комбинированные многотопливные

По типу устанавливаемых котлов

Паровые

Водогрейные

Смешанные

Диатермические

По назначению тепловой нагрузки

Отопительные (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение)

Производственные (пар и/или горячая вода для технологических потребителей)

Смешанные (обеспечение и отопительной и производственной функции)

По категории надежности отпуска тепла

Первой категории — котельные являющиеся единственным источником тепла потребителей первой категории (не допускающих перерывов в подаче расчетного количества теплоты)

Второй категории — котельные предназначенные для потребителей допускающих снижение отпуска тепла на период ремонта, но не более 54 часов.

Третья категория — все остальные потребители

Отдельно-стоящая котельная - это сооружение на определенном удалении от промышленных, жилых или общественных зданий.

Отдельно-стоящая котельная по типу может быть водогрейной, паровой, комбинированной (пароводогрейной).

Удаленность отдельностоящей котельной от зданий различного назначения, при ее размещении, определяется с учетом действующих  норм и правил.

Производительность котельных подобного исполнения не нормируется, и определяется только соответствующими проектными расчётами.

Стационарные здания и сооружения могут возводиться на площадке заказчика из легко сборных конструкций типа «сэндвич», из железобетонных конструкций заводской готовности и прочее.

Котельные, производимые нашей компанией, могут быть изготовлены под работу в автоматическом режиме и могут эксплуатироваться без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Крышные котельные представляют собой установки, размещенные непосредственно на покрытии здания, либо на специально сконструированном над покрытием основании. Применение таких котельных установок обусловлено, как правило, дефицитом тепловой мощности РТС, ТЭЦ и других централизованных источников, ограниченностью территории для проведения магистральных тепловых сетей при плотной застройке городов или нерациональностью подсоединения зданий к централизованной системе теплоснабжения согласно технико-экономическому расчету.

Крышные котельные производимые нашей компанией работают в автоматическом режиме и могут эксплуатироваться без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль за работой крышной   котельной осуществляется непосредственно автоматикой котельной (вся информация выводится на щит управления, устанавливаемый в котельном помещении) плюс общий аварийный сигнал или группа сигналов передается на диспетчерский пульт, находящийся вне помещения котельной посредством телефонной, GSM или интернет связи.

Встроенные котельные встраиваются в здание другого назначения независимо от этажа размещения. Ими могут оборудоваться как реконструируемые здания, так и строящиеся, при отсутствии практической возможности либо технико-экономической целесообразности, подтвержденной соответствующим расчетом, использования централизованного теплоснабжения.

встраиваются в здание другого назначения независимо от этажа размещения. Ими могут оборудоваться как реконструируемые здания, так и строящиеся, при отсутствии практической возможности либо технико-экономической целесообразности, подтвержденной соответствующим расчетом, использования централизованного теплоснабжения.

Транспортабельные (блочные) котельные установки ТКУ (БКУ) — это передвижные котельные установки полной заводской готовности, предназначенные дляотопления и горячего водоснабжения объектов производственного, жилищного и социального назначения. Котельные установки работают на природном газе,сжиженном газе и жидком топливе. Все технологическое оборудование размещено в блоке заводского изготовления. Корпус котельной установки должен быть цельнометаллическим, утеплённым, пожаробезопасным. Котельные установки также могут быть на раме для установки в существующем помещении.

Уровень автоматизации обеспечивает бесперебойную работу всего оборудования без постоянного присутствия дежурного оператора. Автоматика обеспечивает работу объекта по температурному графику в зависимости от погодных условий. В случае возникновения утечек газа или отклонения значений контролируемых параметров от заданных система безопасности для предотвращения аварийных ситуаций автоматически прекращает подачу газа.

По типу устанавливаемых котлов:

Паровые котельные – это такие котельные отпуск тепла в которых происходит через выработку котельной насыщенного или перегретого пара. Паровые котельные в основном всегда являются чисто производственными котельными, в которых предполагается дальнейшее использование пара для производственных нужд, или для производственно-отопительных, в которых наряду с производственной нагрузкой присутствует отопительная.

Паровая котельная может быть выполнена в различных вариантах исполнения, это может быть блочно-модульная котельная , стационарная котельная соответственно как один так и другой вариант может быть выполнен как отдельностоящая, так и пристроенная котельная в зависимости от желания Заказчика и от условий конкретного предприятия.

Паровая котельная также может работать на разных видах топлива как-то на газу (природный газ, сжиженный газ), на дизельном топливе, на мазуте, иметь два вида топлива основной и резервный, или аварийный (газодизельные, газо-мазутные). Также топливом могут служить различные виды твердого топлива (древесные отходы, уголь и т.д.) и возможно различные виды альтернативного топлива. (Рис-1)

Водогрейные  котельные - это такие котельные отпуск тепла в которых происходит через нагреваемую в котлах воду. Водогрейные котельные в большинстве своем являются отопительными, производственная нагрузка посредством воды используется крайне редко. Водогрейные котельные в основном используются при параметрах нагреваемой воды до 115 ºС. Кроме того есть котлы, которые используют так называемую перегретую воду, т.е. воду при давлении позволяющую ее нагреть до температуры более 115 ºС.

Водогрейная котельная может быть выполнена в различных вариантах исполнения, это может быть блочно-модульная котельная , крышная котельная, стационарная котельная, может быть как отдельностоящая, так и пристроенная в зависимости от желания Заказчика и от условий конкретного предприятия. Водогрейная котельная также может работать на разных видах топлива как-то на газу (природный газ, сжиженный газ), на дизельном топливе, на мазуте, иметь два вида топлива основной и резервный или аварийный (газодизельные, газо-мазутные). Также топливом могут служить различные виды твердого топлива (древесные отходы, уголь и т.д.) и возможно различные виды альтернативного топлива.

Паро-водогрейные (смешенные) котельные – это котельные, в которых установлена комбинация паровых и водогрейных котлов. В таких котельных имеется отопительная и производственная нагрузка. Водогрейные котлы  эксплуатируются при температуре нагреваемой воды до 150 ºС, и используются для покрытия отопительно-вентиляционной нагрузки и нагрузки на горячее водоснабжение в зимний период. Паровые котлы вырабатывают пар для покрытия нагрузки на производственные нужды и нагрузки на горячее водоснабжение в летний период (так как водогрейная часть котельной в летний период не работает).Исполнение паро-водогрейной котельной могжет быть различное – стационарная и блочно-модульная котельная, пристроенная и отдельно-стоящая – в зависимости от задания Заказчика и конкретных условий предприятия.Паро-водогрейная котельная установка может также работать на различных типах топлива: на дизтопливе, газе (сжиженный и природный газ), мазуте, угле, дровах и древесных отходах, торфе и  др. Котельная может иметь основное и резервное (или аварийное) топливо (газо-мазутные, газо-дизельные, газо-угольные агрегаты). 

Диатермические котельные установки вырабатывают определенную энергию или тепло при помощи различных теплоносителей на синтетической основе, то есть на основе диатермических масел.

Системы отопления и различные отопительные приборы и котельные установки существенно упрощают нам жизнь и сегодня уже невозможно обойтись без того или иного вида отопления. Успешное развитие, а также использование или применение того или иного природного ресурса помогает создать или же сохранить благоприятную атмосферу в любом помещении. Тем более что отопительный сезон в нашей стране заметно превышает теплое время года.

1.4 Виды и свойства топлива, сжигаемого в отопительных котельных.

Топливо — горючие вещества, используемые для получения тепла. Топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючей частью является углерод С, водород Н и сера 5, а негорючей — кислород О, азот N. зола и влага.Различают твердое, жидкое и газообразное топливо. Твердое топливо — дрова, торф, бурый и каменный угли, сланцы; жидкое — нефть и продукты ее переработки — мазут, керосин и др., газообразное — природные и искусственные газы.Различают также естественное топливо, непосредственно существующее в природе — дрова, уголь, торф, природный газ, и искусственное, являющееся продуктом переработки естественного топлива — древесный уголь, мазут, искусственные газы и др.В зависимости от величины теплоты сгорания различают высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное. Сливного эквивалента — числа, которое показывает, какому количеству условного топлива равноценна единица массы какого-либо другого вида действительного топлива. По данным можно определить топливный эквивалент. Так, для мазута он равен 9500:7000 = = 1,36; для подмосковного угля 2640:7000=0,38 и т. д.Из твердых топлив в отопительных котельных в основном сжигают ископаемые угли, которые делятся на три группы — бурые, каменные и антрациты. Они образовались в результате медленного разложения растений под слоем земли без доступа воздуха.Бурые угли — наиболее молодая группа углей с большим содержанием золы и влаги, их теплота сгорания невелика: 1800—3250 ккал/кг (0,76-104—1,37-104 кДж/кг). Недостатком также является большое содержание серы, что приводит к усиленной коррозии стальных частей в котельной установке, а также способность к самовозгоранию при длительном хранении в штабелях. Бурый уголь целесообразно сжигать только в топках крупных котлов.Каменные угли — твердое горючее полезное ископаемое растительного происхождения, черного цвета с блестящей, матовой или полуматовой поверхностью; при сгорании пламя тем больше, чем выше содержание водорода. Хранят уголь в штабелях призматической формы высотой до 1,5 м (для донецкого угля допустима высота до 2 м).Антрацит — старейший из всех групп ископаемых углей. Он сгорает без пламени с выделением небольшого количества дыма, удобен для сжигания в топках любых котлов.

Из жидких топлив в отопительных котельных применяют мазут — остаточный продукт переработки нефти с плотностью 0,96—0,98 т/м3. Его хранят в подземных стальных или железобетонных резервуарах, установленных вне котельных. Емкость резервуаров рассчитывают на потребность не менее 15 сут. работы котельной.Газообразное топливо — это смесь горючих и негорючих газов. В естественном газе в основном содержатся метан (СН4), этан (С2Н6) и тяжелые углеводороды, а также негорючие газы — углекислый газ (С02) и азот (\). В среднем природные газы состоят из 96% метана, 2% этана, 0,5% тяжелых углеводородов и 1,5% углекислого газа и азота.Метан — вещество, одна молекула которого состоит из одного атома С и четырех атомов Н: 1 нм3 метана весит около 0,7 кг. Этан — вещество тяжелее воздуха; 1 им3 весит 1,36 кг.По сравнению с твердым топливом газообразное имеет ряд преимуществ — простота и меньшая трудоемкость обслуживания котлов; лучшее перемешивание горючего а с воздухом, в результате чего возможно горение с наименьшим избытком воздуха и, следовательно, меньшими потерями тепла с отходящими газами.

2.Особенность применения химических методов очистки отходящих газов

Устранение нежелательных компонентов в газах с использованием химических методов означает, что в основе процесса лежит химическая реакция и ее роль является преобладающей по сравнению с процессами адсорбции, абсорбции, конденсации или сжигания. В большинстве случаев, однако, технология сочетает в себе несколько операций и достаточно сложно классифицировать метод очистки в соответствии с перечисленными выше физико-химическими методами. Например, метод очистки газа от SO2 с использованием извести или известкового молока не приводится здесь в качестве химического, поскольку определяющей операцией является абсорбция на стадии скруббирования. Из этого примера видно, что определение, данное «химическому» методу очистки, неоднозначно и вводится для удобства изложения и необходимости классификации.

Вследствие разнообразия топок, котельных и других аналогичных устройств сфера приложения описываемых методов контроля чистоты выбросов очень широка. Специалист в данной области имеет возможность выбрать наиболее оптимальный вариант или найти способы улучшения уже функционирующих конструкций. Общий интерес представляет применимость отдельных методов к конкретным типам загрязняющих выбросов, их универсальность, экономичность, перспектива усовершенствования, увеличение производительности и возможные недостатки.



Страницы: 1 | 2 | Весь текст