Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ РЕШЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ УСТАНОВКАХ

В настоящее время важным аспектом развития энергетики является создание технологий и аппаратов с минимальными энергозатратами, а также использование вторичных энергоресурсов (ВЭР). Одновременно с этим применение ВЭР всегда связано с решением экологических проблем как напрямую, так и косвенно. Кроме того, многие современные энергосберегающие аппараты снабжены дополнительными очистными устройствами.

Отходящие газы печей цветной металлургии и химической промышленности характеризуются высоким содержанием сернистого ангидрида. В цветной металлургии рост концентрации S02 в отходящих газах, в частности, объясняется применением кислородного дутья.

Тепловой расчет котлов-утилизаторов, использующих тепло газов со значительным содержанием SO2, по нормативному методу, в котором приведены данные только по С02 и Н20, приводит к ошибкам ввиду того, что излучательная способность сернистого ангидрида отличается от излучательной способности указанных газов, а экспериментальные данные по этим характеристикам отсутствовали. Результаты теоретических исследований излучательной способности 502, нельзя было использовать для тепловых расчетов в силу ряда допущений, принятых в этих исследованиях. Как показала практика проектирования и эксплуатации котлов-утилизаторов металлургической и химической промышленности, разница между расчетной и действительно необходимой поверхностями нагрева достигала 20-30 %. [2]

Как уже отмечалось, использование ВЭР - весьма эффективное направление экономии энергоресурсов тем более, что применение утилизаторов тепла за котлами, печами и сушилками промышленных производств позволяет одновременно очищать отходящие газы за этими аппаратами. При этом целесообразно разрабатывать двухфункциональные установки, т.е. утилизатор тепла и очиститель газов в одном аппарате. Установка поверхностных теплообменников-утилизаторов на линиях отходящих газов за котлами и печами приводит к перерасходу металла, особенно, если температура газов ниже 120 °С. В таких утилизаторах коэффициент теплоотдачи недопустимо низок. При этом в атмосферу выбрасываются водяные пары, содержащиеся в отходящих газах в значительном количестве (до 20 % от общего объема газов), вследствие чего в аппарате не используется скрытая теплота парообразования. Максимальное использование теплоты топлива возможно лишь при охлаждении продуктов сгорания до температуры ниже точки росы, составляющей при сжигании газа в котлах и печах 50-60 оС.

Использование теплоты конденсации водяных паров является одной из современных тенденций развития теплоутилизационного оборудования. Количество этой теплоты зависит от вида используемого топлива. Реализация идеи применения скрытой теплоты парообразования наиболее эффективна в контактных экономайзерах с пассивной и активной насадкой. Коэффициент теплопередачи в этих аппаратах примерно в 10 раз выше, чем в поверхностных теплообменниках, что резко снижает металлоемкость контактных установок. Если пассивная насадка в процессе тепло- и массообмена между уходящими газами и охлаждающей их водой не принимает участия, то активная насадка, представляющая собой пакет труб, по которым проходит вода, не загрязненная продуктами сгорания, весьма эффективна, причем не только как теплообменник, но и как интенсификатор улавливания вредных веществ в аппарате [1].

В промышленности нашли применение теплообменники с использованием центробежного эффекта. В этих аппаратах не применяется активная насадка, что снижает их ценность при использовании в качестве утилизаторов тепла. В связи с этим разработан центробежный аппарат с активной насадкой (ЦААН) — высокоэффективный утилизатор теплоты уходящих газов за котлами, промышленными печами и сушилками. ЦААН является мокрым скруббером — уловителем таких вредных веществ, как пыль, окислы азота, серы и углерода, а также бенз-а-пирена.

Учитывая это, ЦААН можно устанавливать и без дымососа, например, в котельных малой мощности, в том числе в мобильных котельных. [3] При сжигании природного газа с коэффициентом избытка воздуха 1,1-1,5 температура дымовых газов по мокрому термометру составляет 55-60 °С.

Одновременно с теплообменом в аппарате происходит очистка газов от мелкодисперсной пыли. Твердые частицы, находящиеся в дымовых газах, смачиваются водой, проникают в ее капли или прилипают к поверхности капель и в таком виде выпадают из газового потока, а затем удаляются из нижней части аппарата. Улавливанию пыли в теплообменнике способствует также конденсация водяных паров, находящихся в газе; пылинки представляют собой центры спонтанной конденсации. При наличии пыли в отходящих газах в нижней части ЦААНа устанавливают бак- сборник сажи, пыли и воды (ила).

Благодаря тангенциальному входу в теплообменник газовый поток получает вращательное движение, в результате чего пыль и раствор окислов газов отбрасываются центробежными силами на внутреннюю поверхность корпуса, с которой смываются водой и удаляются через патрубок для отвода нагретой воды.

При разработке ЦААН наиболее трудной научной проблемой явилось определение оптимального соотношения расхода орошающей и охлаждающей воды и экспериментальное определение коэффициента теплопередачи. При определении оптимального соотношения учитывалось то обстоятельство, что загрязненная орошающая вода нуждается в очистке перед сливом ее в канализацию при разомкнутом цикле или перед насосом при замкнутом цикле.

В результате получена критеальная зависимость для расчета коэффициента интенсивности теплообмена для этого аппарата.

Величина поверхности нагрева определялась по уравнению теплообмена


Таким образом, в ЦААНе происходит глубокая очистка дымовых газов от пыли (до 90%). Уловленная пыль может быть возвращена вместе с орошающей водой в производственный процесс.

Сборник трудов Международной научно-технической конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики», в 2 томах. - Ташкент, ТашГТУ им. Беруни, 2011. Т1 - 246 с., Т2 - 241 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????