Энергоресурсосберегающая технология вторичного использования отходов теплоэнергетического комплекса | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №20 (100) октябрь-2 2015 г.

Дата публикации: 13.10.2015

Статья просмотрена: 434 раза

Библиографическое описание:

Николаева Л. А., Исхакова Р. Я. Энергоресурсосберегающая технология вторичного использования отходов теплоэнергетического комплекса // Молодой ученый. — 2015. — №20. — С. 51-55. — URL https://moluch.ru/archive/100/22515/ (дата обращения: 11.12.2018).

 

В статье рассматриваются вопросы вторичного использования отходов промышленности — избыточного активного ила и шлама водоподготовки тепловых электрических станций в качестве потенциального топлива.

Ключевые слова: утилизация, отход производства, избыточный активный ил, шлам водоподготовки, энергоресурсосбережение, минимизация антропогенного воздействия.

 

В настоящее время поиск новых решений по вторичному применению осадков промышленности является актуальной задачей. Одним из возможных методов утилизации промышленных отходов является их вовлечение в различные технологические процессы в качестве вторичных материальных ресурсов.

Перспективным методом вторичной утилизации осадка биологических станций очистки сточных вод — избыточного активного ила является его сжигание в качестве топлива. Наличие органического вещества в сухом веществе осадка дает возможность рассматривать его как потенциальное топливо, что подтверждается сравнением элементного состава их органического вещества с углями, горючими сланцами и торфом [1,2,3].

Ранее авторами было представлено исследование биосорбционной технологии очистки сточных вод, в котором в качестве сорбционного материала использован шлам водоподготовки — отход, образующийся на тепловых электрических станциях (ТЭС). Были получены удовлетворительные результаты [4], на основании которых при дозировании шлама водоподготовки происходит повышение эффективности биологической очистки сточных вод по ХПК, БПК5, снижение концентрации аммонийного азота, взвешенных веществ и. т.д. Исследования проводились в лаборатории биологической очистной станции ОАО «Казанский завод синтетического каучука» (БОС КЗСК) с использованием шлама водоподготовки Казанской ТЭЦ-1 (КТЭЦ-1).

Шлам водоподготовки образуется на стадии известкования и коагуляции природных вод. Химический состав шлама КТЭЦ-1 представлен преимущественно (% масс.): Ca2+– 87, Мg2+ — 9,7, CO32- — 71,7, OH- — 10,03, SO42- — 5,7. Шлам содержит органические вещества — 12 % от общей массы образца, которые выявлены методом газовой хроматомасс-спектрометрии. Влажность шлама– 3 %, зольность — 89 %.

После биосорбционной очистки сточных вод шлам совместно с активным илом выносится во вторичные отстойники, поэтому возникает проблема дальнейшей переработки смешанного осадка. Перспективным методом является использование активного ила и шлама в качестве дополнительного топлива на станциях.

Выводы о возможности совместного сжигания избыточного активного ила и шлама ТЭС были сделаны на основании серии экспериментов по определению теплоты сгорания смешанного осадка. Теплоты сгорания определялись при сжигании топлива в калориметрической бомбе [5] при температуре 900°С для различных массовых соотношений шлама и активного ила, взятых исходя из реальных концентраций при нормальном режиме работы БОС КЗСК. Количество избыточного активного ила выбрано с учетом регламента –1,5–2 мг/дм3.

Процентный массовый состав сжигаемых смесей и полученные теплоты сгорания представлены на таблице 1.

Таблица 1

Теплоты сгорания смешанного осадка при различных массовых соотношениях шлама и активного ила

Массовые соотношения, г

 бюкса

1

2

3

4

Шлам водоподготовки, г

0,3

0,6

0,9

0,6

Активный ил, г

1,5

1,5

1,5

2

Теплота сгорания, кДж/кг

7973,7

8058,7

8093,9

8078,0

 

(Средняя зольность осадка A=63 %.)

Разработана и представлена принципиальная технологическая схема процесса сжигания смешанного осадка на Казанской ТЭЦ-1 (рис. 1).

Активный ил совместно с шламом подаются в приемный резервуар 1, откуда смесь самотеком перетекает в уплотнитель 2, где происходит ее уплотнение. После уплотнения смесь поступает в приемное отделение 3, оборудованное питателем и передвижным бункером с секторным затвором. Далее смесь подается в сушильное отделение 4, где засчет попутного пара из паросборника 9 происходит осушка совместного осадка до влажности равной 20 %. Затем высушенная смесь подается в бункер запаса 5, рассчитанный на сменный объем выработки, и далее в помольное отделение 6, где на установке тонкого растирания размалывается до размеров не более 1,5 мм. Затем происходит подача подготовленной смеси на сжигание в топочное устройство 7.


Рис. 1. Схема утилизации шлама химводоочистки и избыточного активного ила: 1 — резервуар шлама и ила, 2 — резервуар-уплотнитель, 3 — приемное отделение, 4 — сушильное отделение, 5 -бункер запаса,6 -помольное отделение, 7 — камера сгорания, 8 — воздухоподогреватель, 9 — нагнетатель, 10 — котел-утилизатор, 11 — паросборник, 12 — бункер золы, 13 — адсорбер, 14 — дымовая труба

 


Смесь высоконапорными насосами подают на инжекторы камеры сгорания 7 одной печи, в которой за счет предварительно нагретого в воздухоподогревателе 8 воздуха, подаваемого нагнетателем 9, происходит сушка и сжигание шлама и ила. Сжигание происходит при температуре 900°С, а температура уходящих газов равна 870 °С.

Тепло уходящих газов направляется в воздухоподогреватель8, при этом температура уходящих газов снижается до 470°С. Далее уходящие газы направляются в котел-утилизатор 10, предназначенный для получения пара за счет тепла выхлопных газов, в котором образуется пар, поступающий в паросборник 11.

Золу отводят из системы через систему сбора и удаления золы и подают в бункер хранения золы 12. Уходящие газы очищают в адсорбере 13. В адсорбере 13 может происходить и очистка дымовых газов. Загрузка адсорбера осуществляется золой из бункера 12. Далее очищенные уходящие газы подаются в дымовую трубу 14.

На КТЭЦ-1 существует цех термической осушки шлама, в связи с этим значительно снижаются затраты станции на подготовку материала к сжиганию, так как дополнительная энергия не затрачивается.

Выбор в качестве сорбента золы обусловлен наличием в литературе [6] сведений о высокой сорбционной способности золы, образующейся после сжигания твердого топлива, по отношению к различным токсичным газообразным соединениям.

В работе произведен расчет необходимого объема воздуха для сжигания смеси, объема дымовых газов, образующихся при сжигании шлама и активного ила, результаты расчета представлены на табл.2. Как следует из расчетов для сжигания 1 кг смеси активного ила и шлама понадобится 2,38 м3/кг воздуха. Объем дымовых газов при сжигании 0,75 кг/с смеси осадка составит 4,3 кг/с.

Таблица 2

Выбросы вредных веществ в атмосферу при сжигании смеси осадка

Единица измерения

Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу

SO2

CO2

NO2

Твердые вещества

т/год

42,5

343

8,75

68,5

г/с

1,35

10,87

0,28

2,2

 

При сжигании смеси шлама и активного ила происходит увеличение расхода уходящих газов, поступающих в котел-утилизатор, что приводит к повышению прироста тепла в цикле на 2930 кВт. Прирост полезного отпуска тепла тепловому потребителю с сетевой водой составит 8334 МДж/ч, откуда следует возможность повышения температуры сетевой воды, отпускаемой тепловому потребителю или увеличение расхода сетевой воды при той же температуре.

После сжигания совместного осадка была получена зола, которую предполагается использовать в качестве загрузки адсорбера периодического действия с целью очистки уходящих газов.

Таким образом, предложенный метод является целесообразным для проведения вторичной утилизации смеси избыточного активного ила и шлама ТЭС, так как при его внедрении решается проблема энергоресурсосбережения, очистки, осуществляется регенерация тепла уходящих дымовых газов, происходит прирост полезного отпуска тепла тепловому потребителю с сетевой водой, а также возможно вторичное использование золы в адсорбере для очистки газов от вредных примесей.

 

Литература:

 

  1.                Алексеев В. И. Проектирование сооружений переработки и утилизации осадков сточных вод с использованием элементов компьютерных информационных технологий: Учебное пособие / В. И. Алексеев, Т. Е. Винокурова, Е. А. Пугачев — М.: Издательство АСВ, 2003. — 176 с.
  2.                Вильямс Ф. А. Теория горения; Пер. с англ. /Ф. А. Вильямс –М.: Наука, 1973. — 29 с.
  3.                Померанцев В. В. Основы практической теории горения / В. В. Померанцев — Л.: Энергия, 1973. — 264 с.
  4.                Исхакова Р. Я. Очистка сточных вод предприятий химической промышленности карбонатным шламом (на примере ОАО «Казанский завод синтетического каучука»): дисс. … канд. техн. наук / Р. Я. Исхакова — Казань, 2014.– 136 с.
  5.                ГОСТ 147–95 «Топливо минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания»
  6.                Буваков К. В. Свойства минеральных сорбентов применительно к технологиям топливосжигания: автореферат дисс.... канд. техн. наук. / К. В. Буваков — Томск, 2007. — 19 с.
Основные термины (генерируются автоматически): активный ил, избыточный активный ил, теплота сгорания, смешанный осадок, шлам водоподготовки, сетевая вода, тепловой потребитель, газ, сжигание, дымовая труба.


Ключевые слова

утилизация, отход производства, избыточный активный ил, шлам водоподготовки, энергоресурсосбережение, минимизация антропогенного воздействия

Похожие статьи

Научные основы вторичного использования осадков сточных вод

Для обезвоживания активного ила осадков сточных вод успешно может быть применено осаждение осадков в центре фугах поперечного смешивание.

Снижение выбросов вредных веществ в атмосферный воздух от...

Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающий парниковый эффект и выпадение кислотных осадков.

Минимизация выбросов отходящих газов от дымовой трубы технологических печей нефтеперерабатывающего завода.

Теплонасосная установка для утилизации теплоты оборотной воды

Рис. 3. Зависимость коэффициента преобразования (отношение количества полученной потребителем энергии к затраченной энергии) теплового насоса от температуры горячей воды на

Теплотехнический метод расчета гелиотеплиц с использованием теплоты дымовых газов.

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

В качестве адсорбционных материалов используются самые различные вещества органического и неорганического происхождения: активные угли

В статье исследована адсорбционная очистка сточных вод карбонатным шламом тепловых электрических станций (ТЭС).

Извлечение энергии из пластмассовых отходов | Статья в журнале...

Кроме того, поскольку биоразлагаемые отходы генерируют на свалках газы, вызывающие тепличный эффект, их сжигание рассматривается как получение

Избыточное тепло, получаемое при сжигании отходов, возвращается в виде горячей воды, пара и электроэнергии.

Возможные пути защиты поверхностей нагрева от коррозии во...

В зонах высоких тепловых нагрузок нередко обнаруживается интенсивная внутренняя коррозия парогенерирующих труб котлов даже при соответствии качества питательной и котловой воды действующим нормам.

О влиянии на атмосферу предприятий теплоэнергетического...

Сжигание топлива на ТЭС связано с образованием продуктов сгорания, содержащих

При сжигании газа в дымовых выбросах также содержится диоксид серы, а содержание оксидов

Они являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков; а, попадая в...

Технология термокаталитического окисления осадков сточных вод

Технология позволяет повысить эффективность сжигания низкокачественных или нетрадиционных видов топлива, в том числе углей с высоким содержанием золы, отходов углеобогащения, сланцев, антрацитов, шламов осадков сточных вод и так далее.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Научные основы вторичного использования осадков сточных вод

Для обезвоживания активного ила осадков сточных вод успешно может быть применено осаждение осадков в центре фугах поперечного смешивание.

Снижение выбросов вредных веществ в атмосферный воздух от...

Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающий парниковый эффект и выпадение кислотных осадков.

Минимизация выбросов отходящих газов от дымовой трубы технологических печей нефтеперерабатывающего завода.

Теплонасосная установка для утилизации теплоты оборотной воды

Рис. 3. Зависимость коэффициента преобразования (отношение количества полученной потребителем энергии к затраченной энергии) теплового насоса от температуры горячей воды на

Теплотехнический метод расчета гелиотеплиц с использованием теплоты дымовых газов.

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

В качестве адсорбционных материалов используются самые различные вещества органического и неорганического происхождения: активные угли

В статье исследована адсорбционная очистка сточных вод карбонатным шламом тепловых электрических станций (ТЭС).

Извлечение энергии из пластмассовых отходов | Статья в журнале...

Кроме того, поскольку биоразлагаемые отходы генерируют на свалках газы, вызывающие тепличный эффект, их сжигание рассматривается как получение

Избыточное тепло, получаемое при сжигании отходов, возвращается в виде горячей воды, пара и электроэнергии.

Возможные пути защиты поверхностей нагрева от коррозии во...

В зонах высоких тепловых нагрузок нередко обнаруживается интенсивная внутренняя коррозия парогенерирующих труб котлов даже при соответствии качества питательной и котловой воды действующим нормам.

О влиянии на атмосферу предприятий теплоэнергетического...

Сжигание топлива на ТЭС связано с образованием продуктов сгорания, содержащих

При сжигании газа в дымовых выбросах также содержится диоксид серы, а содержание оксидов

Они являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков; а, попадая в...

Технология термокаталитического окисления осадков сточных вод

Технология позволяет повысить эффективность сжигания низкокачественных или нетрадиционных видов топлива, в том числе углей с высоким содержанием золы, отходов углеобогащения, сланцев, антрацитов, шламов осадков сточных вод и так далее.

Задать вопрос