WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

В результате проведенного обследования промышленных предприятий Ульяновской области установлено, что в большинстве случаев вентиляционные выбросы производственных цехов со значительным содержанием органических соединений выбрасываются в атмосферу без очистки и теплота этих выбросов не утилизируется. Вследствие того, что промышленные объекты, как правило, расположены в крупных населенных пунктах, производственные выбросы загрязняют городскую воздушную среду. Экологическая ситуация в городах осложняется загрязненностью атмосферного воздуха выхлопными газами автотранспорта. По оценкам медиков и экологов 30 % заболеваний горожан непосредственно связаны с загрязненностью воздуха промышленными и автотранспортными выбросами.

В диссертации разработан новый подход к утилизации теплоты вентиляционных выбросов и вредных веществ, содержащихся в них, предусматривающий использование для вентиляции промышленных предприятий и автомагистралей городов дутьевых вентиляторов котлоагрегатов ТЭЦ или производственных котельных. Загрязненный воздух удаляется в топки котлов для регенерации теплоты и термического обезвреживания органических соединений, содержащихся в нем.

Предлагаемый подход можно реализовать различными способами в зависимости от конкретных производственных условий: состояния оборудования, теплогенерирующей установки, ее удаленности от вентилируемых объектов, состава загрязнителей вентиляционных выбросов. Транспорт выбросов осуществляется через специально смонтированные воздуховоды, а также через инженерные коммуникации.

Наиболее эффективная по экономическим показателям, не требующая значительных капитальных вложений, технология транспорта промышленных вентиляционных выбросов в топки котлов ТЭЦ для обезвреживания приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема транспорта промышленных вентиляционных выбросов в топки котлоагрегатов через вытяжной воздуховод системы вентиляции: 1 – вытяжные зонты (местные отсосы); 2 – сборный воздуховод вытяжной вентиляции; 3 – дутьевой вентилятор; 4 – всасывающий воздуховод вентилятора; 5 – котлоагрегат; 6 – производственный цех; 7 – дымосос; 8 – дымовая труба

Схема транспорта загазованного воздуха автомагистралей в топки котлоагрегатов ТЭЦ через подземные каналы теплотрассы представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема транспорта загрязненного городского воздуха в топки котлов ТЭЦ через подземные каналы теплотрассы: 1 – проезжая часть городских улиц; 2 – воздухозаборные окна; 3 – вентиляционные камеры; 4 – подземный канал теплотрассы; 5 – теплопровод; 6 – всасывающий воздуховод вентилятора; 7 – дутьевой вентилятор; 8 – котлоагрегат; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба

Основными преимуществами разработанных решений являются термическое обезвреживание вредных веществ, содержащихся в промышленных и автотранспортных выбросах, в топках котлоагрегатов ТЭЦ или производственных котельных, снижение энергопотребления системами вентиляции и газоочистки предприятий за счет исключения из работы штатных вентиляторов, снижение топливопотребления теплоэнергетическими установками вследствие утилизации в топках котлов теплоты загрязненного воздуха, а при вентиляции через каналы теплотрассы – тепловыделений теплопроводов.

Различие условий работы и видов загрязняющих веществ на предприятиях в ряде случаев потребует дополнения разработанных технологий специальными техническими решениями, обеспечивающими надежность и экономичность способов подачи вентиляционного воздуха в топки котлов. Основными факторами, затрудняющими реализацию предлагаемых технологий на ряде предприятий, являются конденсация загрязняющих веществ в транспортных сетях от производственного участка до дутьевых вентиляторов котлоагрегатов, образование отложений на стенках воздуховодов и вентиляторов, в том числе горючих и коррозионно-опасных. Для устранения указанных недостатков разработан ряд способов, позволяющих обеспечить условия, препятствующие выпадению и накоплению в воздуховодах конденсирующихся и жидких фракций загрязняющих веществ. Эти способы предполагают применение при реализации технологий теплообменников, дренажных устройств, накопительных баков, насосов, подающих конденсат в форсунки горелок котла для дальнейшего его использования в качестве дополнительного топлива.

Также во второй главе проанализирована возможность термического обезвреживания вентиляционных выбросов в топках котлоагрегатов ТЭЦ и котельных. Анализ литературы показал, что термическое разложение органических веществ – загрязнителей вентиляционных выбросов сопровождается образованием таких соединений как СО, С2Н5, С2Н4, СН3, Н2СО, НО2, Н2, ОН, которые впоследствии при достаточном избытке воздуха окисляются до СО2 и Н2О. При содержании в выбросах сероводорода и сероуглерода в продуктах сгорания обнаруживается диоксид серы.

В третьей главе экспериментально исследована возможность промышленной применимости новых технологий на ТЭЦ и котельных. Для этого решены следующие исследовательские задачи:

  1. Проанализирована возможность использования вентиляционного воздуха производственных цехов в качестве окислителя в процессах горения топлива.
  2. Установлено наличие загрязняющих веществ в вентиляционных выбросах.
  3. Определена температура газовоздушных выбросов для оценки энергетической эффективности разработанных решений.

Для решения поставленных задач проведено экспериментальное исследование вентиляционного воздуха на примере цеха по производству линолеума «Контакт-2» Ульяновского предприятия ООО «Стройпластмасс-СП». В качестве исследуемых параметров вытяжного воздуха выбраны его температура, концентрации кислорода и вредных веществ.

Ввиду того, что линия по производству линолеума работает без остановок и любое воздействие со стороны на технологический процесс может привести к ухудшению качества выпускаемой продукции, исследование проведено методом пассивного эксперимента.

Основным оборудованием цеха «Контакт-2» является линия по производству линолеума. Технологический процесс разбит на четыре стадии – термоскрепление, предварительное терможелирование, терможелирование, тиснение линолеума. Согласно проектным данным о ПДВ вредных веществ, выделяющихся в процессе производства линолеума, в цехе «Контакт-2» наибольшие концентрации загрязняющих компонентов наблюдаются над агрегатами терможелирования. Вследствие этого решено произвести замеры параметров вентиляционного воздуха над агрегатами предварительного терможелирования и терможелирования, в которые подается пар с теплогенерирующей установки предприятия.

Установлено, что в вытяжном воздухе содержатся такие токсичные вещества, как оксид углерода и оксиды азота, причем их концентрации значительно превышают ПДК. Кроме того, вентиляционный воздух также содержит диоксановые спирты, метилбутандиол, пыль поливинилхлорида. В цехе наблюдается газовый туман, у рабочих, обслуживающих производственную линию часто отмечаются рефлекторные заболевания. Результаты замеров концентраций оксида углерода и оксидов азота в газовоздушных потоках, отходящих от агрегата предварительного терможелирования, представлены на рис. 3.

Рис. 3. Концентрации оксида углерода CO и оксидов азота NOx в вентиляционном воздухе над агрегатом предварительного терможелирования

При измерении концентрации кислорода в загрязненном воздухе установлено, что она не опускается ниже 20,8 %, что больше минимальной концентрации кислорода, равной 15 %, необходимой для осуществления процесса горения топлива в топках котлоагрегатов. Температура вентиляционных выбросов достигает 50С, что обеспечивает при их утилизации в топках котлов значительную экономию топлива. Результаты замеров концентрации кислорода и температуры вентиляционного воздуха над агрегатом терможелирования № 3 представлены на рис. 4.

Рис. 4. Концентрация кислорода O2 и температура tв вентиляционного воздуха над агрегатом терможелирования № 3

С помощью корреляционного анализа результатов эксперимента установлена взаимосвязь между параметрами вентиляционного воздуха цеха по производству линолеума и температурой пара, подаваемого в технологическое оборудование. Наиболее тесная связь установлена между температурой вентиляционного воздуха и температурой пара, подаваемого в агрегаты терможелирования (рис. 5, а, б, в). Также установлена зависимость между концентрацией оксидов азота в вытяжном воздухе и температурой пара, подаваемого агрегат терможелирования (рис. 5, г).

Уравнения регрессии, описывающие полученные зависимости

: ; (1)

: ; (2)

: ; (3)

:, (4)

где y1, y2, y3 – температура вентиляционных выбросов от агрегатов предварительного терможелирования, терможелирования № 1 и терможелирования № 2 соответственно, °С; y4 – концентрация оксидов азота NOx в вентиляционных выбросах от агрегата терможелирования № 3, мг/м3; х1, х2, х3, х4 – температура пара, подаваемого в соответствующее технологическое оборудование, °С.

Рис. 5. Зависимость параметров вентиляционного воздуха от температуры пара, подаваемого в технологическое оборудование: а, б, в – зависимости температуры вентиляционного воздуха от температуры пара tп, подаваемого в агрегаты предварительного терможелирования, терможелирования № 1 и терможелирования № 2 соответственно; г – зависимость концентрации оксидов азота NОx в вентиляционном воздухе от температуры пара tп, подаваемого в агрегат терможелирования № 3

В четвертой главе выполнено технико-экономическое исследование разработанных технологий применительно к Ульяновской ТЭЦ-1 и двум крупным предприятиям Ульяновской области – предприятию по производству линолеума и изделий из поливинилхлорида ООО «Стройпластмасс-СП» и машиностроительному предприятию ОАО «Волжские моторы». Для этого выполнены: аэродинамический расчет тракта подачи загрязненного воздуха в топки котлов; расчет дополнительной мощности дутьевых вентиляторов котлов теплогенерирующих установок, необходимой для преодоления аэродинамического сопротивления воздуховодов; подбор тепловой изоляции воздуховодов; расчет количества утилизированной в котлоагрегатах теплоты; расчет экономических показателей новой технологии.

Снижение мощности электродвигателей вентиляционного оборудования N, кВт, составит

, (5)

где Nвент – мощность штатных вытяжных вентиляторов, кВт; Nст – мощность электрооборудования станций газоочистки, кВт; NДВ – дополнительная мощность дутьевых вентиляторов котлов теплоэнергетической установки, кВт.

Снижение топливопотребления котлами теплогенерирующей установки В, (кг у. т.)/ч, составит

, (6)

где Q – количество утилизированной теплоты, Гкал/ч; bт – удельный расход топлива на выработку 1 Гкал теплоты, кг/Гкал.

Экономические показатели деятельности предприятий в текущем году t после реализации разработанных технологий определяются по формуле

, (7)

где  – цена 1 т условного топлива, руб.; – снижение топливопотребления, т у. т.;  – цена 1 кВт·ч электрической энергии, руб.; – снижение потребления электроэнергии предприятием от сторонней энергосистемы, кВт·ч;  – снижение выплат штрафов предприятием за загрязнение окружающей среды, руб.; – снижение затрат на обслуживание вентиляционного и газоочистного оборудования, руб.; Dt – экономия денежных средств предприятием за счет государственных льгот и дотаций, стимулирующих энергосберегающие решения, руб.; – эксплуатационные затраты, руб.; – капиталовложения, включая амортизационные отчисления, руб.

Капиталовложения в схему подачи загрязненного воздуха в топки котлоагрегатов теплоэнергетических установок Кинв, руб., в формуле (7) определяются из выражения

, (8)

где Звозд – затраты на дополнительные воздуховоды, необходимые для соединения системы вентиляции производственных цехов и всасывающих патрубков дутьевых вентиляторов теплогенерирующей установки, руб.; Зфас – затраты на фасонные части к воздуховодам, руб.; Зопор – затраты на опоры под воздуховоды, руб.; Зт.и. – затраты на тепловую изоляцию воздуховодов, проложенных на открытом воздухе, руб.; Змонт – затраты на монтаж дополнительных воздуховодов к котлам, руб.

Для оценки экономической эффективности разработанных решений применены метод определения срока окупаемости (Тр), интегральные методы расчета чистого дисконтированного дохода (NPV) и индекса рентабельности (PI).

Экономические показатели технологии вентиляции цеха по производству линолеума предприятия ООО «Стройпластмасс-СП» и цеха цветного литья предприятия ОАО «Волжские моторы» дутьевыми вентиляторами котлов теплоэнергетических установок предприятий приведены в табл. 1.

Таблица 1

Экономические показатели технологии подачи загрязненного воздуха производственных цехов Ульяновских предприятий в котлоагрегаты теплогенерирующих установок

предприятие

показатели

ООО «Стройпластмасс-СП»

ОАО «Волжские моторы»

Экономия условного топлива, В, кг/ч

28,8

48,5

Экономия условного топлива, Эгтопл, т/год

257,5

122,0

Экономия газообразного топлива, Эгаз, тыс. м3/год

225,3

106,8

Снижение мощности электродвигателей, N, кВт

12,0

19,1

Экономия электроэнергии, Эгээ, тыс. кВт·ч/год

104,0

48,7

Экономия условного топлива в денежном эквиваленте¤, Этопл, руб./ч

43,0

72,4

Экономия электроэнергии в денежном эквиваленте¤, Эээ, руб./ч

35,6

56,4

Экономия топливо- и энергоресурсов в денежном эквиваленте, Э, руб./ч

78,6

128,8

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»