Курсовая работа (т): Выбор и расчет оборудования для очистки дымовых газов котла производительностью 120 т/ч

-       низкие капитальные и эксплуатационные затраты;

-       улавливание пыли и золы в сухом виде;

-       использование для очистки химически активных газов при высоких температурах.

К недостаткам батарейных циклонов относятся:

-       более высокий удельный расход металла по сравнению с одиночными циклонами;

-       неравномерное распределение очищаемого воздуха между элементами;

-       снижение эффективности очистки по сравнению с одиночными циклонами того же диаметра, что и элементы батарейного циклона;

-       металлоемкость, составляющую 200 - 500 кг металла на очистку 1000 м³/ч газа, т.е. примерно вдвое большую, чем одиночные циклоны;

-       возможность засорения завихривающего устройства при начальной запыленности газа более 100 г/м³;

-       возможность перетекания воздуха из элементов в элемент через общий бункер.

Батарейный циклон - представляет собой пылеулавливающий аппарат, составленный из большого числа параллельно включенных циклонных элементов (номинальным диаметром 100, 150 и 250 мм, для специальных целей могут быть изготовлены элементы диаметром 40 и 60 мм), которые заключены в один корпус, и имеющий общий подвод и отвод газов, а также сборный бункер. Принцип работы батарейного циклона показан на рис.4.1.

Обеспыливаемый газ через входной патрубок 4 поступает в распределительную камеру а, откуда он выходит в кольцевые зазоры между корпусами элементов 10 и выхлопными трубами 12. В зазорах установлены направляющие аппараты 11, закручивающие газовый поток таким образом, что создающаяся центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам корпусов элементов и пыль ссыпается через пылеотводящие отверстия 14 в сборный бункер 3. Очищенный газ через выхлопные трубы поступает в камеру б. Для крепления корпусов элементов и выхлопных труб служат соответственно нижняя и верхняя трубные доски 7 и 8. Поступившая в бункер пыль отводится по течке 2, на которой установлены разгрузочные устройства, подающие пыль в систему пылетранспорта.

В отличие от обычных циклонов сообщение газовому потоку вращательного движения, необходимого для выделения пыли, в элементах батарейного циклона достигается не подводом к ним газов по касательной, а установкой в каждом элементе направляющего аппарата в виде «винта» или «розетки».

Циклонный элемент состоит из корпуса, выхлопной трубы и направляющего аппарата. Газ из распределительной камеры поступает в элементы по оси. Лопатки направляющего аппарата сообщают газу вращательное движение, и он направляется по нисходящей в сторону отверстия для спуска пыли.

Рисунок 4.1 - Батарейный циклон: а - газораспределительная камера; б - камера очищенного газа; в - бункер для сбора пыли; 1 - кожух; 2 - опорный пояс; 3 - бункер; 4 - диффузор входа газа; 5 - конфузор выхода газа; 6 - крышка; 7 - верхняя опорная решетка; 8 - нижняя опорная решетка; 9 - циклонный элемент; 10 - корпус элемента; 11 - направляющий аппарат; 12 - выхлопная труба; 13 - просеянный шлак; 14 - пылеотводящие отверстия

Частицы пыли приобретают центробежное ускорение и перемещаются к периферии вращающегося потока. В результате концентрация пыли в верхних слоях газа, движущихся у стенок корпуса элемента, возрастает, а в областях, расположенных ближе к оси элемента, снижается. Частицы пыли, сконцентрировавшиеся на внутренней поверхности корпуса, движутся вместе с вращающимся потоком и поступают в сборный бункер. При этом в бункер поступает также небольшая часть газов из нисходящего вихря, которая у нормально работающего элемента полностью всасывается через центральную часть отверстия для спуска пыли, давая начало внутреннему восходящему вихрю чистого газа. Частицы пыли отделяются от входящих в бункер газов под действием силы инерции, возникающей при изменении направления движения на 180°. По мере движения этого потока вверх (в сторону нижнего отверстия выхлопной трубы) к нему постепенно присоединяются порции газа, отделяющиеся от внутренней части нисходящего вихря. Это явление незначительно увеличивает пылеунос в выхлопную трубу, так как поток воздуха движется со скоростью, недостаточной для противодействия движению частиц к периферии элемента из-за распределения по значительной высоте.

Корпус и бункер батарейного циклона изготовляют сварными из листовой стали. Корпус батарейного циклона часто выполняется секционированным, что позволяет сохранять оптимальную скорость движения газов в циклонных элементах при переменных нагрузках. Кроме того, секционирование уменьшает возможности заметного ухудшения степени очистки газов за счет их перетока из одних элементов в другие через пылевой бункер. Это может происходить из-за разного гидравлического сопротивления отдельных элементов (неодинакового их изготовления и неравномерного распределения газа по отдельным элементам). Для ограничения перетекания газов из одних элементов в другие пылевой бункер часто разделяют на две части перегородкой, располагаемой перпендикулярно движению газов. Для обеспечения равномерного распределения газа по всем элементам газораспределительная камера корпуса может быть выполнена клиновидной. Корпус обычно имеет прямоугольную форму, реже - цилиндрическую.

Рисунок 4.2 - Элементы батарейных циклонов: а - с направляющим аппаратом типа «винт»; б - с направляющим аппаратом типа «розетка»; в - с направляющим аппаратом типа «розетка» с безударным входом

Циклонные элементы с направляющим аппаратом типа «винт» устанавливаются так, чтобы верхние кромки лопастей были расположены по ходу газа; направляющие аппараты типа «розетка» по отношению к потоку устанавливаются произвольно.

Однако все направляющие аппараты в одной секции батарейного циклона обязательно должны иметь одно и тоже направление вращения газ.

4.1 Выбор и расчет оборудования для очистки отходящих дымовых газов котельной, производительностью 120 т/ч

Необходимо рассчитать батарейный циклон для котла производительностью 120 т пара в час, сжигающего тощий уголь марки «Т» в пылевидном состоянии с недожогом в летучей золе около 25%. Пылеприготовление в шаровых мельницах. Расход угля 13,0 т/час.

Объем нормального газа на 1 кг рабочего топлива перед батарейным циклоном 10,356 нм³/кг (коэффициент избытка воздуха 1,5).

Объем водяных паров на 1 кг рабочего топлива 0,607 нм³/кг . Температура газа 180°. Требуется обеспечить очистку газа от летучей золы не менее чем на 85%.

Допускаемый перепад давления в батарейном циклоне не выше 60 мм вод. ст. Площадь в плане, отводимая на установку батарейного циклона, равна 20*3=60м².

Полный объемный расход влажного газа, приведенного к нормальным условиям_o= (10,356+0,607) 13000- 142500 нм³/ч

Давление газа при входе в батарейный циклон принимаем 99308,5 Па.

= 0,607/10,356x0,804 = 0,0586 кг/нм³ сухого газа.

Содержание золы в газе Z_вx = 20 г/нм₃

Удельный вес золы у_п = 2,2 г/см³

Удельный вес газа при нормальных условиях у₀= 1,32 кг/нм³

Для очистки газов выбираем систему очистки отходящих дымовых газов по каталитическому методу (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Система очистки дымовых газов по каталитическому методу 1 и 2- батарейный циклон и электрофильтр; 3 и 4 дымососы; 5-промывная башня; 6-барботер; 7-брызгоулавливатель; 8-дымовая труба; 9-сборник кислоты; 10-клад извести; 11-гаситель извести; 12-сборник известкового молока; 13-нейтрализатор; 14-сборник суспензии пиролюзита; 15-пиролюзит;16-мельница пиролюзита

Характерной особенностью каталитического метода является высокое сопротивление аппаратов при пропуске газов.

Дымовые газы после очистки в электрофильтре при t = 450-500°С поступают в верхнюю часть реактора, где происходит во с становление оксидов азота до N0₂, С0₂ и Н₂0, в нижней части реактора происходит окисление сернистого ангидрида в серный с последующим образованием серной кислоты. Улавливание сернистого ангидрида достигает 90 %.

. Рассчитываем коэффициент очистки газа циклонных элементов с направляющим аппаратом «Винт» диаметром 250 мм для каждой фракции данной золы. Для этого составляем таблицу 4.1

Таблица 4.1 - Коэффициент очистки газа циклонных элементов с направляющим аппаратом «Винт»

. Определяем производительность различных циклонных элементов для заданных условий (таблица 4.2)/y_t = 75,5 м

Таблица 4.2 - Производительность циклонных элементов

. Исходя из заданного расхода рабочего газа, вычисленного по формуле:

_p- Q_o(1+t/273) 760/В=142500 (1 + 180/273) 760/745=241000м³/ч

дымовой газ очистка окружающий

Таблица 4.3 - Необходимое количество циклонных элементов

.Тип и размер элемента принимаются с учетом условий компоновки батарейного циклона.

Определяем габариты установки. Исходя из того, что предельное число рядов элементов по глубине не должно быть больше 10, рассчитываем ширину, глубину и площадь в плане (по внутренним размерам, без учета толщины стенок). Найденные размеры приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Размеры батарейного циклона

. На основании проведенных расчетов выбирается тип и размер элемента. Согласно заданию коэффициент очистки газа в батарейном циклоне должен быть не ниже 85%. Этому требованию удовлетворяют элементы с направляющим аппаратом "Розетка" диаметром 100, 150 и 250 мм. Однако элемент диаметром 100 мм, как указывалось, не обеспечивает эксплуатационной надежности. Кроме того, установка элементов диаметром 100 мм превышает заданные габаритные размеры по ширине (20 м), а установка секций в 2 ряда невозможна из-за малой глубины (3 м). Поэтомупринимаем решение установить элементы типа «Розетка» с углом 25°. диаметром 250 мм. При таком коэффициенте очистки концентрация золы после батарейного циклона (на выходе) будет равна:

_вых = Z_вх (1 -η/ 100) = 20x0,119 - 2,4 г/нм³

Общий часовой унос золы от одного котла составит:

x0,0024 = 350 кг/ч

Число элементов с «Розеткой» диаметром 254 мм по таблице 4.3 составляет 330 штук.

Принимаем решение установить 4-секционный батарейный циклон (рисунок 4.4) с 88 элементами в секции типа ПС-8 , а всего, 88^х4 =352 элемента.

Рисунок 4.4 - Компоновка батарейного циклона БЦ-250

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте была рассмотрена характеристика котельного производства: области применения изделий котельного производства (на железнодорожном и водном транспорте, в горном деле и па металлургических заводах, в электро- и теплотехнике, в гидротехнике, в химической промышленности, в санитарной технике); классификация изделий (только прочные, плотные, прочно-плотные); способы обработки изделий (холодный, горячий и смешанный). В проекте было изучено устройство котельных установок, которые состоят из котельного агрегата и вспомогательного оборудования; классификация котельных (по назначению, по размещению, по виду вырабатываемого теплоносителя).

А также было выявлено воздействие отходящих дымовых газов на окружающую среду. В структуре загрязняющих выбросов в атмосферу рассматривались следующие вещества, образующиеся при сжигании топлив: оксиды азота, сернистый ангидрид, окись углерода, пятиокись ванадия, зола. К загрязнителям атмосферного воздуха относят также водяные пары, выделяющиеся при эксплуатации котельных.

Были проанализированы альтернативные варианты очистки дымовых газов от загрязняющих веществ мокрыми (метод двойного щелочения сульфата натрия, аммиачный, мокрый известняковый и другие) и сухими методами (сухой аддитивный известняковый, метод селективного каталитического восстановления, электронно-лучевой и другие).

Для очистки газов была выбрана система очистки дымовых газов по каталитическому методу. Произведен расчет батарейного циклона для котла производительностью 120 т пара в час. На основании проведенных расчетов был выбран батарейный циклон БЦ-250 с 88 элементами в секции типа 1IC- 8 (всего 352 элемента), который обеспечивает очистку газа от летучей золы более чем на 85 %.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация, 2007 г.

.        А.В. Гладкий. Абсорбционные методы очистки газов от двуокиси серы. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1978г.

.        Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Котельные установки и парогенераторы (тепловой расчет парового котла). Учебное пособие. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005г.

.        Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «Технические основы охраны окружающей среды». Минск, 2008г.

.        Добрынин Б.В. Технология котлостроения. - М., 1978г.

.        Шириков С.И. Котельное производство. - М., 1986г.

.        СНиП 11-35-76. Строительные нормы и правила. Котельные установки.

.        Гусев Ю.Л., Копьев С.Ф. Котельные установки и тепловые сети. - М, 1962г.