Виды загрязнений атмосферного воздуха от котельных агрегатов. ПДК вредных веществ в атмосфере.

Подготовка котельного агрегата к работе и его пуск

Эксплуатация котельного агрегата заключается в следующем: в растопке и остановке агрегата, в контроле за работой котельного агрегата и управлением им, выборе оптимальных режимов работы и наивыгоднейшего распределения нагрузок, соблюдении правил технической и безопасной эксплуатации, в организации ремонтов, профилактике аварий и т. д. Современный котельный агрегат требует самого тщательного контроля и безошибочного управления. Задачей контроля и управления является обеспечение в каждый момент требуемой паропроизводительности или теплопроизводительности и заданных параметров пара и воды при надежной и экономичной работе агрегата. Производительность является основным показателем работы котельной установки.

Подготовка котла к работе. Перед растопкой проверяют исправность котла и готовность его к пуску, для чего производят тщательный внутренний (если котел открыт) и наружный осмотр агрегата. Проверяют исправность всей арматуры и арматуры топки и газоходов котла, взрывных клапанов, плотность закрытия лазов и люгов, готовность к пуску дымососов и вентиляторов опробованием их работы и пр. После этого открывают воздушные краны (если они имеются) на котле и экономайзере или приподнимают предохранительный клапан для выпуска воздуха. Далее открывают питательный клапан, и котел заполняют водой. Заполнение котла водой производится через экономайзер (если он имеется), при этом воздушный кран или предохранительный клапан на экономайзере должны быть открыты; при появлении в них воды их закрывают.

Одновременно производят заполнение водогрейных котлов и всей системы отопления. Котел заполняют водой надлежащего качества при температуре ее в пределах 50—90°С. Неравномерное прогревание или охлаждение котла может вызвать термические деформации. Заполняют котел медленно (1—2 ч) до наинизшей отметки водоуказательного стекла с учетом того, что уровень воды при нагреве ее повысится. Затем начинают растопку котла: зажигают слой топлива на решетке, растопочные мазутные форсунки или газовые горелки. Одновременно ведут наблюдение за плотностью котла и отсутствием утечек по уровню воды в водоуказательном стекле. Растопку котла вначале производят при слегка приоткрытом шибере за котлом (без дымососа) без вентиляторного дутья, затем включают вентилятор н увеличивают тягу. Перед растопкой газоходы котла необходимо провентилировать естественной тягой или включением дымососа в течение 5—15 мин, более длительно — при газообразном топливе и мазуте.

При установке некипящего и группового экономайзера газы пропускают помимо него через обводной дымоход; при отсутствии последнего через экономайзер непрерывно прокачивают воду; температура воды по выходе из экономайзера не должна превышать 60 °С. Для предотвращения коррозии воздухоподогревателя вентиляторы включают при достижении температуры газов за воздухоподогревателем не менее 120°С или воздух пропускают помимо него. Растопку котла производят по графику, согласно которому первую половину всего нагрева воды в котле до начала образования пара. Второй период времени делится на два этапа. На первом этапе давление в котле поднимают на Д предельного рабочего давления, а на втором — до предельного. Быстрый нагрев котла при растопке вызывает неравномерное расширение поверхностей нагрева, что часто является основной причиной разрушения вальцовочных и других соединений, Поэтому растопку производят в течение 2—4 ч.

При повышении давления в котле выше атмосферного предохранительные клапаны закрывают и приводят в рабочее состояние. Проверку и продувку водомерных стекол, пробных кранов и манометров производят при достижении давления в котле 0, 05—0, 15 МПа (манометрических) и вторично перед включением котла в магистраль. Проверяют также состояние продувочных (спускных) вентилей котла (на ощупь по нагреву труб). При давлении 0, 3—0, 4 МПа продувают барабан котла и нижние коллекторы экранов (при наличии их). При растопке заливка пароперегревателя водой для охлаждения не допускается.

Пароперегреватель охлаждают продувкой его образующимся в котле паром через выходные коллекторы. Продувку пароперегревателя прекращают только после включения котла в магистраль. Одновременно с растопкой котла при достижении давления пара в барабане до 0, 2—0, 3 МПа прогревают соединительный паропровод от котла к магистрали. Через 25—30 мин после начала прогрева медленно и осторожно открывают вентиль или задвижку на соединительном паропроведе у магистрали. При этом котел остается отключенным от магистрали только с помощью одной задвижки на барабане или за пароперегревателем (главной паровой задвижки). Перед подключением котла к магистрали при давлении в барабане на 0, 05—1 МПа ниже давления в магистрали проверяют действие предохранительных клапанов осторожным их подъемом и опусканием. По мере повышения давления в котле постепенно прикрывают продувочный вентиль пароперегревателя во избежание излишней потери пара.

При давлении в котле на 0, 02—0, 05 МПа ниже давления в общем паропроводе (магистрали) медленно и осторожно открывают паровой вентиль (задвижку) на барабане котла или на пароперегревателе (при наличии его) и соединяют котел с паропроводом. После включения котла в паропровод снова тщательно проверяют состояние всего агрегата и его арматуры. Затем закрывают дренажный вентиль пароперегревателя. При снижении уровня воды в котле начинают питать его водой. Закрывают обводной дымоход и направляют газы через экономайзер или воздухоподогреватель. Таким образом котлоагрегат переводят на рабочий режим.

Требования, предъявляемые к пару, питательной и котловой воде

В соответствии с действующими правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов к питательной воде парогенераторов с естественной циркуляцией при рабочем давлении до 4 МПа и к подпиточной воде водогрейных котлов предъявляют определенные требования. Нормы качества питательной воды для паровых котлов при докотловой обработке приведены в табл. 8.3. Пар, получаемый в парогенераторе, должен быть чистым во избежание отложений накипи на внутренней поверхности труб пароперегревателя и теплообменных аппаратов. Качество пара зависит от его влажности и концентрации загрязняющих котловую воду веществ. Влажный пар характеризуется степенью влажности и солесодержанием. Степенью влажности называют массовую долю влаги, содержащейся в насыщенном паре. Под солесодержанием пара (в мг/кг) понимают отношение

Качество насыщенного пара должно отвечать нормам, приведенным в табл. 8.4. При этом надо помнить, что в котлах без пароперегревателей допускается влажность до 1 %, а солесодержание не нормируется. Величины для насыщенного пара, приведенные в табл. 8.4, относятся к котлам, оборудованным пароперегревателями.

Для снижения влажности пара в барабане котла устанавливают специальные сепарирующие устройства. Для уменьшения концентрации веществ, загрязняющих котловую воду, производят продувку, т. е. удаляют часть котловой воды и заменяют ее питательной водой. В процессе работы парового котла пар уходит к потребителю, а по. ступившие с питательной водой в барабан котла соли накапливаются в котловой воде. Допустимые предельные их концентрации зависят от рабочего давления парогенератора, присутствия пароперегревателя и разделения барабана на ступени испарения. Например, для котлов тbпа ДЕ, КЕ, ДКВР при работе без пароперегревателя предельное значение солесодержания в котловой воде составляет 3000 мг/кг, а с пароперегревателем — 1500 мг/кг (при одноступенчатом испарении в барабане) или до 6000 мг/кг при наличии ступенчатого испарения.

Виды загрязнений атмосферного воздуха от котельных агрегатов. ПДК вредных веществ в атмосфере.

Во всем мире при сжигании различных видов органического топлива трубы промышленных предприятий выбрасывают огромное количество продуктов сгорания (дымовых газов). За каждые 12—14 лет происходит удвоение объема выбрасываемых токсичных веществ. В продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу, содержатся вредные компоненты, основными из которых являются: 1) твердые частицы при сжигании твердого и жидкого топлива; 2) газообразные окислы серы S02 и S03; 3) окислы азота NOx; 4) оксид углерода СО; 5) диоксид углерода С02; 6) углеводороды; 7) бенз(а)- пирен. Обычно зола топлива не содержит токсичных веществ. Однако в золе донецких антрацитов содержится незначительное количество мышьяка, в золе экибастузских углей — диоксид кремния, в зоне канско-ачинского угля и прибалтийских сланцев — свободный оксид кальция.

Одним из основных видов топлива, сжигаемого в котельных установках, является уголь. В нем содержатся различные минеральные негорючие примеси, которые, балластируя уголь, уменьшают его теплоту сгорания, снижают интенсивность и полноту сгорания й обусловливают высокую концентрацию летучей золы в продуктах сгорания. Так, например, при работе котельной с тремя котлами ДКВР-20-13 на низкосортном подмосковном угле марки Б с зольностью 37 % сжигается 1, 65 кг/с угля и при этом образуется свыше 2 т/ч золы. Если только 15 % золы будет выбрасываться в атмосферу, а остальные 85% — оседать в газоходах котла и улавливаться золоуловителями, то количества выбрасываемой золы будет достаточно, чтобы в течение 300 сут работы покрыть слоем золы в 1, 5 мм толщиной площадь вокруг котельной в радиусе 3 км. Всего будет выброшено в атмосферу за это время около 2400 т золы.

В последние годы в связи с быстрым ростом энергетики меняется топливный баланс и все большее внимание уделяется низкосортным углям, имеющим повышенное содержание серы и сернистые мазуты, что приводит к резкому увеличению выбрасываемых в атмосферу окислов серы. Простейший расчет показывает, что при среднем содержании серы в топливе всего 0, 5 % и сжигании 10 млрд. т условного топлива в мире в реакцию горения вступит 50 млн. т серы и в атмосферу Земли будет выброшено около 100 млн. т S02 или 125 млн. т S03.

Обычно при правильно организованном сжигании топлива в топке котла количество образовавшегося оксида углерода должно быть близким к нулю и в результате происходящей реакции полного горения образуется С02- При некачественной организации топочного процесса, особенно при пониженных или переменных нагрузках котла, могут происходить неполное сжигание углеводородов и, следовательно, их выброс через дымовую трубу в окружающую атмосферу (СН4, С2Н0 и т. д.). Бенз(а)- пирен обычно при сжигании топлива в топках котлов не образуется. Основным его поставщиком в атмосферу являются двигатели автомобилей, особенно с плохо отлаженной системой воспламенения и сжигания топлива.

Наиболее опасными по степени воздействия на организм человека и выбрасываемыми в значительных количествах с продуктами сгорания являются: 1) оксид углерода СО; 2) оксиды серы S02 и S03 и 3) оксиды азота N0. При вдыхании воздуха с содержанием в нем 0, 04 % оксида углерода в крови человека в соединение с ним вступает до 30 °/о гемоглобина крови, а при содержании 0, 1 % СО в соединение с ним вступает до 50 % гемоглобина, что очень вредно сказывается на здоровье человека. При содержании в воздухе СО до 0, 4—0, 5 % вдыхание воздуха опасно для жизни уже в течение нескольких минут. Опасность усугубляется тем, что оксид углерода не обладает ни запахом, ни цветом. Очень вредно воздействует оксид углерода уже при небольших содержаниях на физиологические центры человека, что сказывается, в частности, на способности человека управлять автомашиной.

В результате медико-биологических исследований установлено, что при кратковременном воздействии на человека диоксида серы с концентрацией 130—650 мг/м3 наступают сильное раздражение голосовых связок и последующее удушье. При концентрациях, превышающих 26 мг/м3, наблюдается раздражение глаз и дыхательных путей. Меньшая концентрация S02 для людей, по-видимому, безвредна. Это подтверждается состоянием здоровья людей, работающих на производстве, где концентрация S02 составляет 6, 5 мг/нм3. Характерно, что диоксид серы наиболее опасен в тех случаях, когда он действует совместно с другими соединениями. Роль последних сводится к тому, что они способствуют более глубокому прониканию S02 Е дыхательные органы человека. Особенно чувствительны к диоксиду серы растения. Даже при концентрации S02, равной 1, 3—2, 6 мг/нм3, в них нарушаются процессы фотосинтеза. При длительном воздействии S02 растения гибнут. В сочетании с большой запыленностью и влажностью воздуха вредное воздействие диоксида серы резко возрастает. В этих случаях опасность для здоровья людей появляется даже при обычно безвредных концентрациях диоксида серы. Только концентрация 0, 584 мг/нм3 безопасна для человека, животного и растительного мира, и поэтому в СССР принята норма 0, 5 мг/нм3.

В продуктах горения любых топлив, содержащих углеродистые соединения, в случае недостатка воздуха для полного сгорания и нарушениях условий правильного сжигания появляется оксид углерода. Оксид углерода — чрезвычайно сильный отравляющий газ. Поэтому продукты сгорания газового топлива как твердого, так и жидкого могут быть токсически весьма опасными. При сжигании углеводородных топлив при температуре свыше 1500°С образуются весьма вредные для человека окислы азота. Их содержание в воздухе из-за большой ядовитости должно быть предельно ограничено. Степень действия некоторых газов характеризуется данными табл. 12.1. Эти нормы, разработанные на основании большого числа медико-биологических исследований, должны обеспечивать нормальную жизнедеятельность человека в течение всей его жизни, а среда при соблюдении этих норм должна быть безвредной для окружающего нас животного и растительного мира.

У нас в стране приняты три вида норм, которые носят название предельно допустимые концентрации (ПДК). ПДКрз — в рабочей зоне; ПДКмр — максимальные разовые; ПДКсс — среднесуточные; ПДКрз — касаются рабочей зоны помещений — цехов предприятий, производящих, перерабатывающих или имеющих по технологии необходимость использовать вредные химические соединения; ПДКмр—касается возможного повышенного кратковременного выброса вредных веществ (в котельной установке это обычно период пуска или резкого изменения нагрузки); ПДКсс — являются основными; их назначение— не допустить неблагоприятного влияния в результате длительного воздействия. В табл. 12.2 приведены значения ПДК типичных для котельных и тепловых электростанций вредных веществ.

Это связано с тем, что иногда присутствие во вдыхаемом воздухе различных химических соединений в концентрациях каждого в отдельности в допустимых пределах

Расчеты ведут по каждому вредному веществу в отдельности, при этом необходимо, чтобы концентрация каждого из них не превышала приводимых в табл. 12.2 значений. Минздравом СССР введено дополнительное требование о необходимости суммирования воздействия окислов азота и серы, а также и других элементов;

Аналогичные нормы в настоящее время введены во многих странах мира. Для сравнения действующие у нас и в некоторых странах допустимые нормы загрязнения приведены в табл. 12.3.

На количество выбрасываемых окислов серы решающее влияние оказывают содержание серы в топливе и режим его сжигания. Образование окислов азота происходит двумя путями: окислением азотсодержащих компонентов топлива и связыванием атмосферного азота с кислородом. Первый путь зависит главным образом от содержания азота в топливе, второй связан с температурным режимом в топке и концентрацией кислорода. Количество оксида углерода зависит от качества организации процесса сжигания топлива. Количество выбросов золы связано со степенью совершенства золоулавливающих установок.

12 3 4 5 Следующая ⇒