Проект установки для очистки выбросов в атмосферу, образующихся при сжигании топлива
Курсовой проект - Экология
Другие курсовые по предмету Экология
?растворимое соединение легко выводятся из системы, однако при этом необходимо решать вопрос его полезного использования. Реализация такого метода во многом определяется технологией утилизации осадка, спросом и ценой на продукт его утилизации.
Для очистки газов от сернистых соединений применяют несколько способов, но наиболее полно разработаны три метода, основанных на селективном поглощении диоксида серы: аммиачно-циклический, магнезитовый и известковый.
Известковый метод.
Газ поступает в скруббер, орошаемый известковым раствором:
SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O+ SO2 = CaSO3 + CO23 + 1/2O2 = CaSO4
В настоящее время разработано множество вариантов этого метода. Наиболее простые схемы, обеспечивающие низкие капитальные затраты дают возможность получать неутилизируемый шлам, состоящий из смеси солей кальция. При этом шлам после обезвоживания подвергают захоронению (сбрасывают в отвал). В более сложных схемах за счет дополнительного узла окисления возможно получение в качестве продукта утилизации - влажного гипса, который после соответствующей подготовки, отвечает требованиям строительной промышленности. Степень очистки этим методом достигает 98%.
Аммиачный метод.
Основан на взаимодействии диоксида серы с водными растворами сульфита аммония.
SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3+ (NH4)2SO3 + H2O = 2NH4HSO3
В зависимости от способа разложения бисульфита аммония различают несколько вариантов этого метода:
аммиачно-циклический метод. Заключается в поглощении диоксида серы растворами сульфит-бисульфит аммония при низкой температуре и выделении его при нагревании, степень извлечения диоксида серы - 90 %;
аммиачно-автоклавный. Сульфит и бисульфит аммония нагревают в автоклаве при 140-160С с получением товарных продуктов: S и (NH4)2SO4;
при обработке бисульфита аммония серной кислотой выделяющийся SO2 используют для производства H2SO4 - аммиачно-сернокислотный метод;
при обработке бисульфита аммония азотной (фосфорной) кислотой -аммиачно-азотнокислотный (фосфорнокислотный). При этом образуется диоксид серы, азотные и фосфорные удобрения.
Аммиачные методы относительно экономичны и эффективны, недостаток их - безвозвратные потери дефицитного продукта - аммиака.
Магнезитовый метод.
Основан на взаимодействии диоксида серы с суспензией оксида магния:
MgO + SO2 + 6Н2О = MgSO3?6Н2О
Сульфит магния отфильтровывают, сушат и разлагают термически (900 1000 С), при этом получается чистый SO2, который используется как сырье для получения серной кислоты. Преимущества метода - степень очистки до 95 - 96 %, возможность очистки запыленных газов с высокой температурой, отсутствие отходов и сточных вод. Но способ громоздок, требуются значительные капитальные и эксплуатационные расходы (на регенерацию поглотителя), применяется редко - в основном на установках, которые работают на сернистом топливе.
В данной работе предпочтение отдаётся известковому методу абсорбционной очистки с применением абсорбера со взвешенным слоем насадки, поскольку он имеет ряд преимуществ перед другими методами очистки выбросов ТЭЦ. Достоинством этого метода является простота технологической схемы, низкие эксплуатационные затраты, дешевизна применяемого сорбента, возможность очистки газа без предварительного обеспыливания, что значительно упрощает схему очистки и позволяет снизить затраты на оборудование вследствие исключения из схемы очистки специального пылеулавливающего аппарата, а также существование возможности рекуперации уловленных веществ, реализация которых позволяет в кратчайшие сроки окупить стоимость очистного оборудования.
5. Выбор и обоснование конструкции абсорбера
Исходные данные:
1) Объем выбросов - 60000 нм3/ч;
) Температура выбросов - 170С = 443К;
) Температура при очистке - 25С = 298 К;
) Давление в аппарате - 1 атм = 101325 Па;
) Состав выбросов: N2 - 78 %;
O2 - 17 %;
CO2 - 4,5 %;
SO2 - 3 г/м3;
NO2 - 600 мг/м3;
СО - 100 мг/м3;
Взвешенные вещества - 3 г/м3;
) Абсорбент - 2 % -ая суспензия Са(ОН)2;
) Эффективность очистки - 88 % и выше;
8) ПДВ= 2,84 г/с.
1.Предварительные расчеты:
Для перевода исходных данных к необходимым единицам измерения, производим некоторые расчёты.
Химический состав золы твердого топлива представлен различными оксидами металлов: оксидов кремния, алюминия, титана, калия, натрия, железа, кальция, магния и др. В зависимости от места происхождения углей процентное соотношение от общей массы золы различно. В любом случае в составе золы процентное содержание SiO2 А1203, Fe2O3 от общей массы, выше, чем остальных оксидов. В данной работе оно составляет:
SiO2 - 62 %;
А1203 - 28 %;
Fe2O3 - 10%.
. Расчёт массы каждого компонента взвешенных веществ от общей доли:
m(SiO2) = = 1,86 г;
m(Al2O3) = = 0,84 г;
m(Fe2O3) = = 0.3 г.
. Масса (моль) твердых и газообразных веществ в 1м3 составит:
? = ;
? (SiO2) = = 0,0309 моль;
? (Al2O3) = = 0,0014 моль;
? (Fe2O3) = = 0,0082 моль;
? (CO) = = 0,00357 моль;
? (SO2) = = 0,0468 моль;
? (NO2) = = 0,0130 моль;
? (N2) = = 34,82 моль;
? (O2) = = 7,59 моль;
? (СO2) = = 2 моль.
. Мольная доля взвешенных веществ в газовой смеси:
= 0,039/(0,0014 + 0,0082 + 0,00357 + 0,0468 + 0,0130 + 34,82 + 7,59 + 2) = 0,000694;
= 0,0082/(0,0014 + 0,039 + 0,00357 + 0,0468 + 0,0130 + 34,82 + 7,59 + 2) = 0,000184;
= 0,0014/(0,039+ 0,0082 + 0,00357 + 0,0468 + 0,0130 + 34,82 + 7,59 + 2) = 0,0000314.
. Концентрация газов в выбросах в мольных долях:
=
2 = = 0,292 • 10-3;
2 = = 1,049 • 10-3;
= = 0,080 • 10-3;
. Плотност