Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические и практические основы промышленной и экологической безопасности. Учебное пособие
.pdf
Таблица 15.3
Топливо
Возможные пределы снижения образования NO
Х, %
Снижение
избытка
воздуха в
топке,
Двухступенча-
тое сжигание
Рециркуляция
дымовых
Ступенча-
тое горе-
ние при
малых
Рециркуляция
при малых
Впрыск
влаги в
факел
Мазут
Уголь
33
25
40
35
33
33
70
60
70
55
10
10
Эффективность теплотехнических способов
уменьшения выбросов оксидов азота из котлов
D
Т
газов
D
D
Т
Т
Выбор приоритетных методов сокращения выхода NO
из котлоагрегатов должен определяться в каждом конкретном
случае не только технико-экономическими соображениями, но и
конструктивными особенностями котельных агрегатов. Описаны случаи, когда мероприятия, успешно внедренные на одном
котле, оказались совершенно непригодными на котлоагрегате с
другой конструкцией топочной камеры или при изменении некоторых характеристик сжигаемого топлива. Есть способы, эффективно подавляющие образование NO
в котлах с большим
X
топочным объемом, которые в то же время неприемлемы для
котлоагрегатов с малыми топками. Так, например, для котлов
конструкции «Универсал» и других с небольшими по объему
топочными камерами практически недопустим метод рециркуляции дымовых газов, поскольку наряду с подавлением оксидов
азота резко возрастают выбросы оксида углерода, сажи и углеводородов. В подобных котлах целесообразно применение методов интенсивного охлаждения факела путем дополнительного
экранирования топки, рассредоточения фронта горения, т. е. использования в котлоагрегатах большого числа маломощных горелок взамен одной горелки высокой теплопроизводительности,
а также путем секционирования топки двухсветными экранами.
Сущность последнего метода заключается в интенсификации
теплообмена в топках котлов, что уменьшает время протекания
реакции окисления азота в зоне горения за счет увеличения скорости охлаждения продуктов горения. В работе [11] показано,
что применительно к котлоагрегатам и печам секционирование
X
111
топок двухсветными экранами позволяет на 20–30 % сократить
выход оксидов азота. Реальные возможности практического использования на предприятиях железнодорожного транспорта
указанных теплотехнических способов следует рассматривать
комплексно, т. е. с учетом протекания в топках котлов взаимосвязанных процессов горения, теплообмена и образования не
только оксидов азота, но и сопутствующих загрязняющих веществ в дымовых газах. Чаще всего на практике при эксплуатации котлоагрегатов для подавления образования NО
использу-
X
ют метод снижения избытка воздуха в топке. Однако в этом
случае появляется опасность загрязнения атмосферного воздуха
оксидом углерода, сажей и углеводородами. Поэтому данный
способ можно рекомендовать для котельных агрегатов при
условии хорошего смесеобразования и в сочетании с мероприятиями дожигания продуктов неполного сгорания в хвосте факела [32,35].
Другие способы снижения содержания сопутствующих
токсичных веществ, включая очистку продуктов сгорания
NO
X
от вредных примесей, а также рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере рассмотрены ниже.
15.4. Очистка дымовых газов котельных от загрязняющих
веществ и их рассеивание в приземном слое атмосферы
На предприятиях железнодорожного транспорта эксплуатируется около 5 тыс. установок газоочистки и пылеулавливания. Для улавливания твердых веществ используются циклоны
(около 90 % всех агрегатов), работающие по методу сухой
очистки. Остальные 10 % – установки жидкостной и каталитической очистки. Значительное число пыле- и газоочистных
устройств эксплуатируется на заводах по ремонту подвижного
состава и шпалопропиточных предприятиях. Применительно к
отопительным котельным очистка дымовых газов наиболее эффективна и практически целесообразна для улавливания твердых частиц (зола, сажа). В стадии опытно-промышленного
внедрения находятся методы очистки от оксидов азота и серы и
других вредных примесей. Следует отметить, что очистку продуктов сгорания от оксидов азота рекомендуется применять в
112
крайних случаях на завершающем этапе после использования
всех имеющихся теплотехнических способов подавления образования NО
. Это объясняется тем, что затраты на очистку ды-
X
мовых газов, как минимум, на 1–2 порядка превышают стоимость любого теплотехнического метода сокращения выбросов
оксидов азота.
В соответствии с [10,14] очистка продуктов сгорания от
золы производится в том случае, когда
р
В > 5000,
А
р
где А
– зольность топлива, %; В – максимальный часо-
вой расход топлива, кг.
В качестве золоуловителей следует использовать: блоки
циклонов конструкции ЦКТИ или НИИОГаз – при объеме ухо-
3
дящих газов от 6000 до 20000 м
/ч. Коэффициент очистки – не
менее 85...90 %; батарейные циклоны – при объеме уходящих
3
газов от 15000 до 150000 м
/ч (в отопительных котельных с количеством котлов более 5). Коэффициент очистки должен быть
не ниже 85...92 %.
В то же время все котельные, работающие на твердом
топливе, должны оборудоваться системой пыле- и газоочистки.
В действительности на многих котельных предприятий железнодорожного транспорта, имеющих 2–3 котла, золоуловители
отсутствуют.
На крупных ТЭЦ применяются современные системы с
использованием тканевых фильтров из температуростойких материалов и скрубберов (мокрых пылеуловителей), способных
улавливать частицы размером от 0,5 мкм с кпд, равным
70...90 %, а также высокотемпературных электрофильтров с кпд,
составляющим 97,5...99,956. Практическое применение последних в котельных предприятий ОАО «РЖД» экономически невыгодно и трудно осуществимо, два других способа – доступны.
Следует добавить, что к настоящему времени известно более
200 методов только мокрой сероочистки с получением элементарной серы, сульфатных и сульфидных солей. Степень очистки
113
может достигать 86...95 %. Однако использование даже самого
дешевого известкового способа увеличивает затраты в малых
котельных на 15...20 % [17,18,29].
Кроме абсолютного снижения вредных выбросов, большое распространение получил способ их рассеивания в атмосферном воздухе с целью снижения приземных концентраций
загрязняющих веществ до величин меньших, чем значения ПДК,
т.е. С
< ПДК. Это достигается использованием высоких труб.
м
Отметим, что дымовые трубы котельных – самое старое и относительно надежное средство снижения приземных концентраций различных веществ, выбрасываемых в атмосферу с продуктами сгорания. Трубы обеспечивают ассимиляцию токсичных
веществ в окружающем воздухе, тем самым снижая их опасные
для здоровья человека концентрации в приземном слое атмосферы. Иначе говоря, дымовые трубы, не снижая количества
абсолютных выбросов, позволяют рассеять их на большую площадь. Не следует противопоставлять методы борьбы с вредными выбросами и очистку дымовых газов рассеиванию загрязняющих веществ в атмосфере. В то же время при всех способах
подавления образования токсичных веществ некоторое их количество всегда присутствует в продуктах сгорания. Необходимо
отметить, что на меры по рассеиванию вредных веществ в атмосфере идут после того, как использованы все перечисленные
ранее способы снижения вредных выбросов. Исходя из этого
обстоятельства расчет минимальной высоты дымовой трубы,
обеспечивающей приземную концентрацию загрязняющих веществ ниже ПДК, производят по действующей методике.
В случае, если при проектировании максимальная с технико-экономической точки зрения высота дымовой трубы не обеспечивает соотношения С
< ПДК, то необходимо применить следу-
м
ющие мероприятия [23,24,29,31,36]:
установить дополнительные газо- и пылеочистные
устройства или заменить существующие на более эффективные и современные;
заменить котлы с ручным обслуживанием на механи-
зированные котлоагрегаты с автоматикой (при сжигании угля);
114
предусмотреть возможность использования более
экологически чистых видов топлива (из твердого топлива – малосернистые угли с небольшим содержанием золы); при необходимости осуществить перевод
работы котлов на сжигание жидкого (еще лучше – газообразного) топлива;
при сжигании мазута повысить температуру его подо-
грева перед форсункой или перейти на сжигание водомазутной эмульсии;
при сжигании газа максимально использовать тепло-
технические методы подавления образования вредных веществ в процессе горения, включая подавление
наиболее токсичных компонентов – оксидов азота.
115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вопросы обеспечения безаварийной работы паровых и
водогрейных котлов, а также промышленной и экологической
безопасности их эксплуатации в современных условиях являются наиболее актуальными. Настоящее учебное пособие является
результатом обобщения производственного опыта и анализа
научно-технической и нормативно-правовой литературы по указанной проблеме.
Пособие предназначено для самостоятельного изучения
студентами и слушателями ИДО подходов к решению важнейших производственных задач обеспечения надёжности работы
котлоагрегатов. Основной целью учебного пособия является
приобретение студентами и инженерно-техническими работниками практических навыков и углубление теоретических знаний
в области промышленной безопасности. В пособии изложены
материалы последних действующих законодательных и нормативных документов.
Следует отметить, что именно профессиональная грамотность будущего бакалавра и магистра, а также привитая при
обучении культура четкого соблюдения норм и правил, регламентированных правовыми и нормативными документами, значительно снижают вероятность травмирования работников, обслуживающих котлы. В этой связи все более важным становится
формирование навыков работника грамотно пользоваться нормативно-правовыми документами. Этому необходимо учить, и в
данном учебном пособии приводятся основные законодательные акты, а также нормативные документы в области промышленной безопасности.
Только сочетание строгих регламентаций (исполнение
законов, инструкций, приказов, указаний, нормативов в области
промбезопасности) с грамотной личной оценкой создавшейся
обстановки и умелым использованием своих знаний может дать
необходимый результат обеспечения промышленной безопасности.
116
Для закрепления знаний студентов приведены тестовые
задания по обеспечению экологической и промышленной безопасности объектов котлонадзора (Приложение 3).
Авторы надеются, что пособие будет полезным в прак-
тической работе служб охраны труда, руководителей и специалистов предприятий ОАО «РЖД», а также слушателям курсов
повышения квалификации в области промышленной и экологической безопасности.
Авторы считают необходимым выразить слова благодарности руководителю службы охраны труда и промышленной
безопасности «Дальневосточной железной дороги» – филиала
ОАО «РЖД» Максиму Николаевичу Фисенко и заместителю
директора по научной работе ИВЭП ДВО РАН, д.г.н. Алексею
Николаевичу Махинову за большой труд по рецензированию
рукописи учебного пособия.
117
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. О промышленной безопасности опасных производствен-
ных объектов: федер. закон: [принят Гос. Думой 21.07.1997
г. №116-ФЗ (ред.от 25.07.2015 г.)].-М: Проспект, 2016.-32с.
2. Общие правила промышленной безопасности для органи-
зации, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов:
ПБ 03-517-02//Ростехнадзор. - М., 2003.-21с.
3. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и
водогрейных котлов: ПБ 10-574-03 // Ростехнадзор. – М.,
2003. – 216 с.
4. Правила технической эксплуатации коммунальных отопи-
тельных котельных.- СПб: ДЕАН, 2006.-112 с.
5. Теплоэнергетические установки: сб. нормативных доку-
ментов. - М: ЭНАС, 2008.- 384 с.
6. Сосуды, работающие под давлением, котлы и трубопрово-
ды: сб. нормативных документов. – М: ЭНАС, 2006.- 527 с.
7. Клочкова, Е.А. Промышленная, пожарная и экологическая
безопасность на железнодорожном транспорте/ Е. А. Клочкова. - М: УМЦ ЖДТ, 2007.- 456 с.
8. Баранов, П.А. Предупреждение аварий паровых кот-
лов./П.А. Баранов. – М:Энергоатомиздат, 2002. - 195 с.
9. Вергазов, B.C. Устройство и эксплуатация котлов : справ. /
B.C. Вергазов. – М. : Стройиздат, 1991. – 282 с.
10. Роддатис, К.Ф. Справочник по котельным установкам малой
производительности / К.Ф. Роддатис, А.Н. Полтарецкий. – М. :
Энергоатомиздат, 1989. – 540 с.
11. Катин, В.Д. Сокращение выбросов оксидов азота путем ин-
тенсификации теплообмена в топках печей и котлов предприятий железнодорожного транспорта / В.Д. Катин // Сб.
науч. тр. ПГУПС. – СПб., 1993. – С. 70–74.
12. Катин, В.Д. Нормирование и сокращение вредных выбро-
сов котельных на предприятиях железнодорожного транспорта / В.Д. Катин // Охрана атмосферного воздуха от промышленных выбросов: сб. науч. тр. ХабИИЖТ. –
Хабаровск, 1990. – С. 11–18.
13. Катин, В.Д. Способы снижения вредных выбросов в атмо-
сферу котельными предприятий железнодорожного транспорта : учеб. пособие / В.Д. Катин. – СПб., 1996. – 44 с.
118
14. Сидельковский, АН. Парогенераторы промышленных
предприятий / А.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев. – М. :
Энергия, 1988. – 356 с.
15. Роддатис, К.Ф. Котельные установки / К.Ф. Роддатис. – М.
: Энергия, 1977. – 340 с.
16. Сигал, И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топли-
ва / И.Я. Сигал. – СПб., 1988. – 312 с.
17. Борщов, Д.Я. Защита окружающей среды при эксплуатации
котлов малой мощности / Д.Я. Борщов, А.Н. Воликов. –
М. : Стройиздат, 1987. – 157 с.
18. Котлер, В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов / В.Р.
Котлер. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 144 с.
19. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе
вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.
ОНД-86. – Л. : Гидрометеоиздат, 1987. – 86 с.
20. Катин, В.Д. Экологические проблемы сжигания топлива в
котельных установках и перспективы их решения / В.Д.
Катин // Наука и техника транспорта. – 2004. – № 2. – С.
6–11.
21. Сборник законодательных, нормативных и методических до-
кументов для экспертизы воздухоохранных мероприятий. – Л.
: Гидрометеоиздат, 1986. – 325 с.
22. Маслов, Н.Н. Охрана окружающей среды на железнодо-
рожном транспорте / Н.Н. Маслов, Ю.И. Коробов. – М. :
Транспорт, 1996. – 236 с.
23. Вавилов, В.И. Обоснование методов сокращения выбросов
оксидов азота из котлов малой мощности / В.И. Вавилов,
И.В. Вольхин, В.Д. Катин // Труды 44научно-практической конф. «Современные технологии
транспорту и промышленности». В 3 т. Т. 3. – Хабаровск :
Изд-во ДВГУПС, 2006. – С. 13–15.
24. Катин, В.Д. Повышение экологической эффективности ра-
боты котельных установок / В.Д. Катин // Труды 44-й Всероссийской научно-практической конф. «Современные
технологии транспорту и промышленности». В 3 т. Т. 3. –
Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2006. – С. 22–24.
25. Охрана окружающей среды : учеб. для вузов / под ред. С.В.
Белова. – М. : Высш. шк., 2009. – 319 с.
26. Катин, В.Д. Защита атмосферы от выбросов вредных ве-
ществ из трубчатых печей и котлов. Тематический обзор /
й Всероссийской
119
В.Д Катин, Т.Г. Маслецова. – М. : ЦНИИТЭнефтехим,
2008. – 57 с.
27. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД
52.04.186-89. – М., 1991. – 683 с.
28. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. ОНД-90. – СПб., 1992. – 102 с.
29. Справочник по пыле- и золоулавливанию / под ред. А.А.
Русанова. – М. : Энергия, 1975. – 246 с.
30. Катин, В.Д. Теория горения и взрыва : курс лекций. В 2 ч. /
В.Д. Катин. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2013. – 82 с.
31. Катин, В.Д. Загрязнение воздушного бассейна на транспор-
те и пути его предотвращения : учеб. пособие / В.Д. Катин,
Е.И. Мельник. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2003. – 80 с.
32. Авторское свидетельство 1229515 СССР. МКИ F 23 С
11/00. Способ сжигания топлива / В.Д. Катин; опубл.
7.05.86. Бюл. № 17.
33. Авторское свидетельство 2853 Россия. МКИ F 23D 14/22.
Горелка двухступенчатого сжигания топлива / В.Д. Катин,
И.Г. Киселев; опубл. 9.11.98. Бюл. № 9.
34. Пат. № 2204082 Российская Федерация, МКИ F 23 С 1/10.
Горелочное устройство / Е.А. Пойманов, В.Д. Катин;
опубл. 10.05.03. Бюл. № 13.
35. Пат. № 31990 Российская Федерация, МКИ 7B01F 3/06.
Устройство для сжигания жидкого топлива / В.Д. Катин, И.В.
Вольхин; опубл. 10.09.03. Бюл. № 25.
36. Катин, В.Д. Защита окружающей среды при эксплуатации
печных и котельных установок : моногр. / В.Д. Катин. –
Хабаровск : Изд
37. Катин, В.Д. Проблемы охраны атмосферы от загрязнений
котельными на предприятиях железнодорожного транспорта и перспективы решения: моногр.//В. Д. Катин.- Хабаровск: Изд – во ДВГУПС , 2006.- 98 с.
-во ДВГУПС, 2004.– 174 с.
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]