ДИПЛОМ (Разработка воздухоохранных мероприятий для котельной ООО МН Дальнефтепровод, работающей на газе)

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Техносферная безопасность»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

профессор, д.б.н.

__________ М.Х. Ахтямов

«____» ________ 2017 г.

РАЗРАБОТКА ВОЗДУХООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ ООО МН «ДАЛЬНЕФТЕПРОВОД», РАБОТАЮЩЕЙ НА ГАЗЕ

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

ВКР 20.03.01.ТБ.396 – 2017

Студент КТ13 ______________ И.В. Бельды

^{подпись, дата}

Руководитель

профессор, д.т.н., профессор _______________ В.Д. Катин

^{подпись, дата}

Нормоконтроль

доцент, к.т.н. _______________ К.В. Пупатенко ^{подпись, дата}

Хабаровск – 2017

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение…………………………………………………………………………..3

1 Характеристика котельной ООО МН «Дальнефтепровод»………….............5

2 Расчет горения газообразного топлива………………………………………15

3 Расчет теплового баланса котла………………………………………………22

4 Расчет конвективных пучков котла…………………………………………..25

5 Тепловой расчет экономайзера котла…………………………………...........35

6 Аэродинамический расчет котла………………………………………..........38

7 Расчет и выбор тягодутьевых устройств котельной………………………...42

8 Расчет дымовой трубы котельной…………………………………………….45

9 Расчет выбросов вредных веществ из котельной……………………………50

10 Механизмы образования загрязняющих веществ при

горении топлива…………………….....................................................................52

11 Разработка мероприятий по снижению вредных выбросов.........................55

Заключение……………………………………………………………………….66

Список используемых источников………………………………………..........67

ВВЕДЕНИЕ:

Цель ВКР: Разработать мероприятия по снижению вредных выбросов из котлов ООО МН «Нефтепровод» при сжигании газообразного топлива.

Задачи ВКР:

- Охарактеризовать объекты проектирования (котлы) и свойства сжигаемого топлива;

- Описать условия сжигания газа в котлах;

- Проанализировать воздействие на окружающую среду вредных веществ, выбрасываемых при горении газообразного топлива;

- Обосновать и рекомендовать к применению наиболее эффективные мероприятия по снижению вредных выбросов из котлов ООО МН «Нефтепровод.

Выбросы загрязняющих веществ — это различные разновидности отходов, попадающие в окружающую среду в результате жизнедеятельности человека. Выбросы загрязняющих веществ являются, пожалуй, главной экологической проблемой на сегодняшний день[2].

В Федеральный Закон РФ №7 от 10.01.2002 года «Об охране окружающей среды» уже внесены изменения, которые вступят в силу с 01.01.2016 года (за исключением отдельных положений)[11]. Также с 01.01.2019 года вступит в силу Постановление Правительства РФ №999 от 21.09.2015 года «О межведомственной комиссии по рассмотрению программ повышения экологической эффективности»[12].

Эти изменения коснутся также юридических лиц и индивидуальных предпринимателей (далее – предприятие), оказывающих свои услуги в сфере жилищно-коммунального хозяйства и энергетики на объектах II и III категорий, в случае, если нормативы допустимых сбросов не соблюдаются.

Это касается выбросов:

- загрязняющих веществ в атмосферный воздух, которые определяются как объем или масса химических веществ либо смеси химических веществ, микроорганизмов, иных веществ, как показатели активности радиоактивных веществ, допустимые для выброса в атмосферный воздух стационарными источниками;

- загрязняющих веществ в составе сточных вод в водные объекты, которые определяются как объем или масса химических веществ либо смеси химических веществ, микроорганизмов, иных веществ, как показатели активности радиоактивных веществ, допустимые для сброса в водные объекты стационарными источниками.

По данным обследований ряда предприятий Дальнего Востока установлено, что котлы, работающий на природном газе, имеют низкие эксплуатационные и экологические показатели, обусловленные его повышенной влажностью, а так же высоким содержанием в его составе серы. Это не только затрудняет топочный процесс, но и вызывает загрязнение воздушного бассейна газообразными (оксиды серы и азота, оксид углерода,), выбрасываемые вместе с продуктами сгорания.

Технологический процесс сжигания органического топлива на современном уровне развития неизбежно сопровождается выбросами вредных веществ в окружающую среду. Непрерывный рост энергопотребления отрасли ведет к соответствующему увеличению потребления топлива и, следовательно, нарастанию вредного воздействия котельных установок на природную среду. В выработке теплоты среди котельных доминирующее положение занимают крупные котельные мощностью свыше 25МВт[13].

1 Характеристика котельной ООО МН «Дальнефтепровод»

Нефтеперекачивающая станция (НПС)-34 входит в состав трубопроводной системы «Восточная Сибирь – Тихий океан» участок НПС «Сковородино – Спецморнефтепорт «Козьмино» (ВСТО-П) введена в эксплуатацию в 2012 году, является нефтеперекачивающей станцией в составе районного нефтепроводного управления «Дальнереченск» ООО Магистральная Насосная «Дальнефтепровод»[14]. НПС-34 располагается в Хабаровском районе на расстоянии 25км от городской черты к северу от г. Хабаровска. Технологически НПС-34 находится справа по ходу потока трассы «НПС «Сковородино» .Основным направлением деятельности НПС-34 является эксплуатация резервуарного парка, насосных по перекачке нефти, магистрального трубопроводного транспорта, транспортировка и хранение нефти. Общая ёмкость резервуарного парка нефти – 11О тысяч м³ (2 резервуара ёмкостью 50 тысяч м³ и 2 резервуара ёмкостью 5 тысяч м³). Один котёл, находится в резервном состоянии, на случай отключения основной станции[15]. В котельной ООО МН «Дальнефтепровод» используются 2 котла, марки ДЕ6.5-14ГМ (рис.1.1), котлы работают на природном газе характеристики, которого указаны в таблице 1.1.

Рис. 1.1 Схема котла ДЕ-6.5

Таблица 1.1

Характеристики котла ДЕ 6.5 – 14ГМ.

Горелки газомазутные ГМ-4,5 [16] предназначены для раздельного сжигания природного газа. Данные горелки используются совместно с паровыми газомазутными котлами типа ДЕ, а также с водогрейными котлами, разработанными на базе данных паровых котлов. Возможно кратковременное совместное сжигание газа и мазута во время перехода с одного вида топлива на другой[16]. Цифра о обозначении горелки обозначает номинальную тепловую мощность горелки в Гкал/ч.Газовая часть горелки ГМ-4,5 периферийного типа, состоит из кольцевого коллектора с однорядно-однокалиброванной системой газовыдающих отверстий и газоподводящей трубы. Внутри коллектора установлена кольцевая диафрагма, служащая для обеспечения равномерного распределения газа по отверстиям.
Воздухонаправляющее устройство горелок типа ГМ-4,5 состоит из воздушного короба, осевого завихрителя воздуха и конусного стабилизатора.

Лопатки осевого завихрителя — профильные, установлены под углом 45о к оси горелки. Небольшая часть воздуха проходит через дырчатый лист (диффузор) для охлаждения форсунки, однако имеется ряд отличий в конструкциях воздухонаправляющих устройств горелок типа ГМ.
Горелки ГМ-4,5 является вихревой — практически все количество воздуха проходит через осевой завихритель. Горелка ГМ-10 является прямоточно-вихревой — часть воздуха проходит через осевой завихритель; другая же часть воздуха (~ 45%) проходит в топку незакрученной по каналу между наружным ободом завихрителя и внутренним кольцом газового коллектора.Особое место в ряду горелок типа ГМ (ГМП) [16] занимает горелка ГМП-16, которая работает в сочетании с камерой предварительной газификации. Воздухонаправляющее устройство этой горелки состоит из двух завихрителей: осевого и тангенциального. Технические характеристики горелки в таблице 1.2. Тангенциальный завихритель установлен в камере предварительной газификации и, являясь узлом камеры, поставляется с котлом[3].

Таблица 1.2

Техническая характеристика горелки ГМ-4,5

Описание устройство котла, тип ДЕ6.5-14ГМ

Паровые котлы ДЕ [13] предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого для технических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Ниже представлен план котельной ООО МН «Дальнефтепровод», где и размещены котлы типа ДЕ 6.5-14ГМ, (рис 1.2).

Рис. 1.2 План котельной №2

Котлы двух барабанные вертикально – водотрубные выполнены по конструктивной схеме “Д”, характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.

Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран: газоплотная перегородка, правый экран, трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран.

Во всех типоразмерах котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Длина цилиндрической части барабанов увеличивается с повышением паропроизводительности котлов. Межцентровые расстояние установки барабанов 2750 мм[18].

Барабаны изготавливаются из стали 16ГС ГОСТ 5520-79 и имеют толщину стенки 13 мм с рабочим абсолютным давлением 1,4 Мпа (14 бар)[19].

Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы.

Конвективный пучок образован коридорно расположенным вертикальными трубами 51x2,5 мм, присоединяемыми к верхнему и нижнему барабанам.

Длина конвективного пучка вдоль барабанов 90 мм, поперечный – 110 мм (кроме среднего, расположенного по оси барабанов шага, равного 120 мм). Трубы наружного ряда конвективного пучка устанавливаются с продольным шагом 55 мм; на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий.

В конвективных пучках котлов паропроизводительностью 6,5 т/ч для поддержания необходимого уровня скоростей газов устанавливаются продольные ступенчатые стальные перегородки.

Конвективный пучок от топочной камеры отделен газа плотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок.

Трубы газоплотной перегородки правого бокового экрана, образующего потолок топочной камеры и труб экранирования фронтовой стенки, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны.