1.2.16. «Апробированные новинки ООО «Атмосфера» по технике защиты атмосферы и очистки сточных вод».
Серебряников А.К.
г. Усть-Кут Иркутская область
1.Новинки коммунальной энергетики.
Сибирские селения характеризуются в основном одноэтажной застройкой, поэтому повсеместно применяются котлы тепловой мощностью до 1 гкал\час и меньше, которые сжигают твердое топливо в слое. Основное требование к ним – это покрытие температурного графика, особенно в лютые морозы. Поэтому, конструктивно эти котлы ориентированы на отвод тепла непосредственно из зоны горения топлива. Теплосъемные поверхности для отвода тепла от уходящих дымовых газов обычно не применяются по двум причинам: небольшой расход дымовых газов 1500 ё 5000 куб. метр\час и невысокий перепад температур из-за требований – точки росы (120 С) газов, поступающих в дымовую трубу; достаточно высокой температуры обратной воды (40 ё70 С ); быстрого налипания золо-сажевых частиц на теплообменные трубы со стороны дымовых газов, что резко снижает величину передачи тепла и делает её нецелесообразной, а также малых размеров дымовых трактов котлов и повышения его гидравлического сопротивления. Следовательно, требуется регулярная чистка теплообменников, т.е. очистка дробью, обдув сжатым воздухом, что экономически оправдано на котлах мощностью более 20 ё 30 гкал\час. Дополнительное неудобство котлов малой мощности вызвано наличием невысоких дымовых труб и достаточно высоким содержанием токсичных ингредиентов в дымовых газах.
Поэтому подход в решении разработок котлов малой мощности должен быть комплексным, т.е. создать нужную тепловую мощность и максимально снизить загрязнение окружающей среды. Единственно правильное решение этой проблемы – это по-фазное сжигание твердого топлива в слое.
Уже более 100 лет известно, что горение твердого топлива включает в себя следующие процессы:
а) нагрев топлива и выделение горючих газов (метан, этан и др.), паров углеводородов и паров влаги (возгонка летучих);
б) горение углерода в кусках топлива.
Для этого необходимо так организовать процесс пофазного сжигания твёрдого топлива, чтобы энергия горения второй части шла полностью на возгонку первой части. Первая парогазовая фаза топлива близка по характеристикам к газовому топливу, которое в смеси с воздухом практически полностью выгорает и золо-сажевые частицы в дымовых газах отсутствуют, что позволяет снизить в несколько раз содержание вредных ингредиентов в выбросах и достаточно глубоко и эффективно утилизировать тепло уходящих газов.
Над этой проблемой, а более конкретно, над конструктивным оформлением нового котла малой мощности работают с 1995 года сотрудники ООО «Атмосфера».
2.Батарейные циклоны.
За прошедшие 20 лет развития техники сепарации пылегазовых потоков было реализовано много модернизаций конструкции непосредственно самого циклона и получены неплохие результаты. Сепарация золы в одиночном циклонном элементе Ж 100 ё 250 мм даёт эффективность 94 ё 98,6%, но при сборе этих элементов в батарею эффективность снижается до 60 ё 75%. Одна из причин – это вторичное диспергирование золы, которая была отсепарирована на стенку в циклонном элементе, а в объёме бункера она вновь оказалась взвешенной. При этом величина концентрации вторично взвешенной золы в несколько раз превышает концентрацию золы на входе в батарейный циклон. Сотрудники ООО «Атмосфера» научились устранять эту причину путём установки лёгких обтекателей на пылевыгрузные отверстия циклонных элементов и доводя эффективность до 92 ё 96 %.
3.Ротационный пыле-золоуловитель.
Известно, что степень эффективности сепарации частиц напрямую зависит от скорости вращения газового потока в полости циклона. Дымососы-пылеуловители дают хорошую эффективность сепарации только достаточно крупных частиц. Это вызвано тем, что для получения эффективной сепарации более тонкодисперсных частиц эти дымососы не приспособлены по следующим причинам:
а) увеличение скорости вращения потока требует увеличения диаметра рабочего колеса или увеличения его скорости вращения;
б) увеличение диаметра рабочего колеса резко увеличивает его массу, требует более тонкой балансировки и др.; увеличение скорости вращения также резко повышает класс и точность обработки и изготовления, а это в свою очередь повышает стоимость аппарата и снижает его надежность в работе.
Сотрудникам ООО «Атмосфера» удалось создать аппарат, который устраняет недостатки дымососов-пылеуловителей и создаёт достаточно высокую степень сепарации более тонких частиц. Конструкция его проста:
Корпус выполнен в виде улитки с тангенциальным входом и тангенциальным выходом для очищаемого газа. В нижней части стенка корпуса выполнена в виде сквозной решётки, сообщающейся с полостью бункера. Внутри корпуса установлен ротор-сепаратор, выполненный в виде проволочной щётки из проволоки Ж 0,5 ё 1 мм. Поэтому с увеличением диаметра щётки масса её имеет постоянную величину и не требуется высокой точности изготовления и балансировок при любой скорости вращения.
При вращении щётки возникают высокоскоростные тангенциальные и радиальные потоки, а также частичная транспортировка газов. Отсепарированные частицы через окна решётки корпуса концентрируются в полости бункера. Эффективность сепарации напрямую зависит от диаметра щётки-ротора, скорости её вращения и от диаметра проволочных элементов. Эффективность сепарации котельной золы в опытных образцах составила –98%.
3.Снижение пыления угля в процессе загрузки бункеров на тепловых станциях.
Каждая ТЭЦ и ГРЭС имеет большое количество огромных по объёму расходных промбункеров сырого угля. Загрузка этих бункеров выполняется сверху с помощью транспортёров топливоподачи. Обычно уголь с ленты транспортёра снимается специальными сбросными устройствами в полость бункера и пока сброшенная масса угля достигает дна бункера или уровня засыпки, мелкие частицы диспергируются в объём воздуха, который заполняет полость бункера. Поэтому этот высоко-запыленный воздух необходимо отсасывать из бункера с последующей его очисткой, но большая часть запылённого потока попадает в пространство транспортёрной галлереи и затрудняет работу людей по загрузке бункеров сырого угля. Сотрудники ООО «Атмосфера» разработали простые и эффективные устройства, позволяющие снизить до минимума пыление процесса загрузки угля в расходные бункера сырого угля, исключив необходимость обязательной вентиляции бункера и галереи.
4.Новый фильтр с ударной регенерацией.
Для нужд котельных малой и средней мощности проблема глубокой очистки от золы дымовых газов стоит особенно остро. Кроме того, развитие малого предпринимательства, в процессе производства продукции, возникает необходимость очистки газообразных выбросов в атмосферу с предварительной пылеочисткой. Но применение фильтров (рукавных) требует для регенерации наличие сжатого воздуха или пара. Поэтому, все вновь открываемые фирмы, всегда стремятся разместиться вблизи территории крупных заводов, где есть коммуникации сжатого воздуха и пора. Но экологическая ниша санитарной зоны самого завода уже перегружена и не способна принять дополнительные выбросы. Поэтому, зачастую требуются фильтры, регенерация которых не требует сжатого воздуха, пара и дополнительного КИП.
Таким фильтром является аппарат, который состоит из корпуса с входным патрубком и бункером. Внутри корпуса установлен ротор с натянутыми на нём фильтрующими элементами. Ротор вращается со скоростью 1ё3 оборота в минуту, а в роторе размещены шары, которые захватываются полочками и сбрасываются на фильтрующие элементы. При ударе шаров об элементы, с них стряхивается отфильтрованная пыль в бункер. Очищенный газ из полости фильтрующих элементов отводится из аппарата по оси ротора.
5.Снижение пыления в атмосферу при погрузочно-разгрузочных работах на складах зерновых, угольных и порошковых материалов транспортного хозяйства.
За прошедшие 10 лет, на базе углеобогатительной фабрики Нерюнгринского угольного разреза были выполнены разработки, позволяющие до 80 ё 95% снизить пыление следующих технологических и вспомогательных операций:
а) защита от пыления в зоне рабочих мест скоростных ленточных транспортёров малой и повыышенной производительности;
б) погрузка пылящего материала в открытые железнодорожные вагоны:
открытых сверху вагонов;
закрытых лючковых вагонов;
в) выгрузка порошковых материалов из ковша, ковшовых экскаваторов с объёмом ковша 5 ё 8 куб.метр;
г) выгрузка угольной пыли с большегрузных машин (180 тонн) в приёмные ямы транспортёрных хозяйств;
д) снижение концентрации пыли на участках работы ковшовых экскаваторов при заборе с открытого склада и погрузке в ж\д вагоны;
е) снижение пыления при формировании угольных складов ТЭЦ и ГРЭС с транспортёрных эстакад, а также при формировании склада в виде конуса с центральной башенной вертикальной эстакады;
ж) новые конструкции узлов пересыпок порошковых материалов транспортёров;
з) снижение пыления операции разгрузки бункеров вакуумных систем пневмотранспорта на специализированные автомашины, не пылящая транспортировка их при движении по городу до свалок;
и) особое обустройство площадок открытых складов и погрузочно-разгрузочных работ.
6.Первичные данные новой модернизации отстойников, превосходящей
известные в мире технологии гравитационной очистки сточных вод.
В районах Сибири достаточно широко применяются вертикальные гравитационные отстойники в качестве первой ступени очистки сточных вод от механических примесей. Это вызвано тем, что эти отстойники не требуют отапливаемых помещений большого объёма. Был взят отстойник объёмом в 150 куб.м, корпус которого выполнен в виде цилиндра состыкованного с конусом. Диаметр корпуса – 6м, высота – 6,5 м. Корпус был снабжен двумя щелевыми сливами и граблинами. Сущность реконструкции заключалась в том, что ввод загрязнённой воды производился по оси, путём дискретной турбулизации потока.
В качестве взвесей использовались частицы с гидравлической крупностью:
в первую минуту отстоя ( в цилиндрах Ж 125 мм и высотой 500 мм) – 1,05 мм\сек;
среднюю по отстою в 5 минут – 0,683 мм\сек;
с флокулянтом при его концентрации 350 мг\л – 3,28 мм\сек.
Степень осветления воды в исходном отстойнике – 65 %, с флокулянтом – 78%.
Затем была произведена реконструкция и в течение месяца были проведены испытания, результаты оказались следующие:
степень осветления без флокулянта – 99%;
степень осветления с флокулянтом – 99,99%.
1.2.17. «Земля - сложная самоорганизующаяся экосистема».
Сталидзан Алексей
ученик 8 класса гимназия №5 г.Северобайкальск
Цель работы - доказать невозможность предсказания изменения климата Земли.
Задачи.
1.Проанализировать неопределенность в моделях климатических процессов, которые мешают понять характер взаимосвязи в единой климатической системе.
2.Сопоставить прогноз погоды г. Северобайкальска, составленный метеорологами с реальной погодой.
Почему сложно делать долгосрочные прогнозы погоды, предсказывать изменения климата земли? Потому что Земля представляет собой весьма сложную систему природных сред (океан, атмосфера, суша, люди, биосфера), между которыми действует огромное количество обратных связей.
Освоив околоземное пространство, человечество решило, что можно делать долговременное прогнозирование погоды и предсказания климатоэкологических изменений. Но надежды в значительной мере оказались преждевременными.
Земля – это чрезвычайно сложная самоорганизующаяся система. Эволюция этой системы определяется, с одной стороны, взаимодействием составляющих природных сред, к которым относятся атмосфера, биосфера, гидросфера, литосфера и криосфера, а с другой стороны – непрерывным воздействием на неё человека.
Нужен целостный подход к проблеме, когда различные природные явления выступают, как составные части единого климатоэкологического процесса, в котором всё влияет на всё, а отдельное бывает трудно, а иногда даже невозможно объяснить вне целостного подхода.
Итак, необыкновенно сложная и разветвлённая система прямых и обратных связей позволяет говорить о Земле, как о едином живом организме, в котором всё очень тонко сбалансировано. Но только на закономерностях нельзя составить прогнозы погоды длительностью более 10-15 дней, нужно учитывать и неопределённости, изучение и понимание сложного и сбалансированного организма «Земля».
Проследив за температурным режимом в течение 6 месяцев и сравнив его с прогнозами метеорологов , установил, что температура фактическая даже не входит в интервал прогнозируемой температуры, хотя разница в интервале - 5 градусов по Цельсию.