Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ВНИИОСуголь)

РУКОВОДСТВО

ПО КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРОВ ПЫДЕГАЗОВШС ПОТОСОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ УГОЛЬНОЙ ПРОЫШЛЕННОСТИ

Пермь - 1981

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНСЙ ПРШШЛЕННОСТИ СССР

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конотрукторокий институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ВНИИОСуголь)

РУКОВОДСТВО

ПО КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРОВ ПЫЛЕГАЗОВШС ПОТ (КОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ УГОЛЬНСЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Пермь - 1981

2* ТРЕБ ШАНИН К ШШШИВАЮЩИМ УСТАНОВКАМ В ПЕРИОД ПРОВЕРКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ

2Л. Пылеулавливающее оборудование, применяемое для очистки отходящих газов электростанций, сушильных установок обогатительных и брикетных фабрик, а также систем аспирации предприятий, должно подвергаться проверке эффективности не реже одного раза в год, пылеулавливающее оборудование котельных - не раже двух раз в год [ ?] • Ерше того, все пылеулавливающие установки должны подвергаться проверке эффективности в следующих случаях:

-    после окончания строительства;

-    после реконструкции или капитального ремонта;

-    при изменении технологического режима работы пылегазовыделяющего агрегата;

-    при очевидном снижении эффективности (например, по заметному изменению внешнего вида факела, выходящего из дымовой трубы)*

2*2* Ори оценке эффективности работы очистной установки должны определяться следующие параметры:

-    количество шва на входе и выходе из установки;

-    количественный и качественный состав вредных веществ на входе и выходе из установок;

-    гидравлическое сопротивление всей пылеулавливающей установки и отдельных её аппаратов;

-    температура газа на входе и выходе из установки;

-    степень очистки газа установки в целом и каждым аппаратом в отдельности*

3* ВЫБОР И ОБОРУДОВАНИЕ МЕСТ ЗАМЕРА ПАРАМЕТРОВ ПЫ1ЕГАВ0ВЫХ ПОТОКОВ

ЗЛ* Важным условием для получения достоверных данных о работе пылеулавливающего оборудования является правильный выбор точек для замера параметров газового потека. Замер паре-

IB

петров необходимо осуществлять на прямом участке газопровода, отдаленном от вентиляторов, дросселей, задвижек, сужений или расширений газопровода* Не следует располагать места замера параметров вблизи люков, где возможен подсос воздуха* Измерение параметров можно осуществлять на горизонтальных и наклонных газопроводах, но следует предпочитать вертикальные, так как в них пыль распределяется по сечению газопровода более равномерно* Длина прямолинейного участка должна быть не менее ВД, причем до сечения газопровода по ходу газа, где осуществляются измерения, - не менее 6Д и после него - не менее 2Д (Д - диаметр газопровода), для газоходов прямоугольного сечения

где F t и П , м, соответственно, площадь и периметр

сечения*

При отсутствии прямолинейных учадтков необходимой длины допускается оборудовать точки замеров в месте, делящем выбранный для измерения участок в отношении 3:1 в направлении движения газов* Допускается размещать точки замеров непосредственно в месте внезапного расширения или сужения потока. При этом размер выбранного сечения газохода принимают соответствующим наименьшему сечению канала*

В выбранных для замеров местах газопровода прорезаются два отверстия диаметром 50 мм, расположение на расстоянии равном четверти окружности газохода. К ним привариваются короткие штуцеры длияой 20-30 мм, снабженные заглушками* Для газопроводов о небольшим диаметром (до 400 мм) достаточно одного отверстия*

В газопроводах четырехугольного сечения поперек одной из боковых поверхностей вырезается прямоугольное отверстие шириной 50 мм, снабженное задвижкой,или приваривается такое количество штуцеров, чтобы пневмометрическими и пылезаборными трубками можно было попасть в любую точку замеров.

Над штуцерами к газоходу приваривают стальные прутки диаметром ДЫ2 мм для поддержания пневмометрических и пылезаборных трубок* Длина прутка выбирается в зависимости от длины поддерживаемой трубки* К этим же пруткам крепят дере-

11

вянные рейки с разметкой, соответствующей глубине замера при определении скорости и запыленности газового потока. На рейве делают отметки, соответствующие центру газопровода, его диаметру и расстоянию от стенок газопровода до точек замеров.

3.2. . Для оборудования мест замере параметров пылегазовых потоков в газопроводах диаметром 400 мм с небольшой толщиной отенок, где сложно приварить штуцер и пруток для поддержания пневмометричеоких и пылезаборных трубок, рекомендуется применять приспособление,приведенное на рис. 3.1.

Рио. 3.1. Приспособление пылезаборных и

Приспособление состоит ив струбцины, приваренного к ней стального прутке и кольца. Струбцина изготовлена ив 5 им стали, диаметр прутка ID-I2 мы* В стальное кольцо вставляется резиновая пробка (Ш 45) с отверстием в центре, диаметр отверстия соответствует диаметру заборной или пневмометрической трубки, термометра или трубки для присоединения TF -образного манометра. К пробке крепится уплотнитель из мелкопористой резины.

Приспособление винтом плотно прикручивается к стенке газопровода, при этом одна пластинка струбцины вставляется в отверстие газохода, уплотнитель герметизирует соединение кольца о отверстием. Заборная или пневмометрическая трубка вставляется в отверстие пробки и крепится кронштейном к стальному прутку.

Применение переносного приспособления для поддержания заборных и пневмометричеоких трубок сокращает затраты времени и уменьшает трудоемкость оборудования мест замера параметров пылегазовых потоков.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ПОТОКОВ

Для осуществления контроля пылеулавливающих установок необходимо знать следующие характеристики пылегазового потока г температуру, плотность, давление, скорость, количество газа, проходящего по газопроводу, его запыленность.

4.1. Измерение температуры газов

При контроле систем пылеулавливания на предприятиях угольной промышленности, где температура газов не превышает 400°С, рекомендуется применять наиболее простые и распространенные жидкостные стеклянные или манометрические термометры.

Погрешность при измерении жидкостными термометрами составляет 2-4% (ртутными - 1,5-2%). Для измерения температуры газового потока термометр, с надетой на него резиновой пробкой.

плотно вставляется в отверстие газохода на глубину, равную высоте столба рабочей жидкости.

При измерениях температур жидкостными термометрами показания снимают после полного прогрева прибора (через 5-130 минут после установки термометра в газоход), не доставая его из газохода»

Применение термометров с разрывами ртутных или спиртовых столбиков не допускается* Нельзя нагревать термометры выше максимальной температуры, указанной на шкале*

При дистанционном и централизованном измерении темпера-турыгорячих газов наиболее часто применяют термоэлектрические пирометры (термопары)* Пределы измерения температур при помощи термопар составляют от -ЮО°С до +1600°С в зависимости от материала термопары*

Для более точного дистанционного измерения температур от 100 до 500°С применяют медные и платиновые термометры сопротивления.

4*2* Измерение влажности газов

При оценке и анализе работы пылеулавливающего оборудования большое значение имеет определение влажности, так как это необходимо при расчетах плотности, скорости и расхода гадов.

Содержание влаги в газе может характеризоваться следующими величинами:

-    концентрацией водяных паров f , отнесенной к I м³ сухого газа при нормальных условиях (0°С, 760 мм рт.ст.), г/м⁸ сух*; концентрацией водяных паров f , отнесенной к I м³ влажного газа при нормальных условиях, г/м³ вл*; концентрацией водяных паров f^H , отнесенной к I м³ влажного газа при данных температуре и давлении_u г/м³;

-    величиной порциельного давления водяных паров, мм рт.ст.;

-    объемным процентом

(^рН₂о/^Р Э*¹⁰⁰’^⁰⁶'    (4.1)

где Р - общее давление данного газа, которое равно барометрическому давлению плюс (минус) давление в аппарате ( Ва ±    );

14

- концентрацией водяных паров в газе х » кг/кг иди г/г

газа;

-    точкой росы - температурой, при которой водяные пары находятоя в состоянии насыщения и при которой начинается выделение влаги tp , °С;

-    относительной влажностью, то есть степенью приближения к насыщенному состоянию при данных условиях, Ч %.

Относительная влажность есть отношение массового количества водяных паров, содержащихся в I м³ влажного газа, к такому количеству водяного пара, которое может содержаться в I м³ газа при состоянии насыщения при тех же условиях

<*•*>

Зависимости между различными значениями влагосодержания следующие:

15

приведенным содержанием серы §_Пр> 0,05% на I НДж/кг), способного значительно поднять температуру конденсации влаги, используют приборы для определения точки росы.

4.2.1.    Определение влажности газов психрометрическим

методом

Для измерения вяэгосодержания газов по разности температур сухого и мокрого термометров применяют приборы, называемые психрометрами (рис. 4.1). класса точности не ниже 1,0 по ГОСТ 6553-52* Сухой термометр показывает температуру окружающего ненасыщенного газа, а мокрый показывает меньшую темпера-туру, так как на нем происходит испарение воды, связанное с расходованием тепла. Понижение температуры тем больше, чем суше окружающий термометр газ.

По разности показаний сухого и мокрого термометров определяется парциальное давление водяных паров газовой среды при температуре сухого термометра.

4.2.1.1.    Проведение замеров

I. Перед началом измерений влажности замеряют статическое давление газа в газоходе ( Р$ ).

2*. В точке отбора газов собирается схема (рис. 4.2).

3.    Включается тягодутьевое устройство, схема проверяется на герметичность, марля или батист у мокрого термометра омачивается дистиллированной водой.

4.    На реометре устанавливается расход 20-25 л/мин, отсчет показаний термометров производится через 5-Ю мин (когда прибор прогреется).

Если температура газа и его влажность колеблются, необходимо сделать несколько последовательных отсчетов и взять средние значения*

4.2.1.2.    Обработка результатов и расчет

Расчет производится по формуле

р [^PH*c-C(tc-tM)(BQtPnc)](Ba*Ps) ^и2°“    ^Ва±Р_пЛ)

где P_Hag - давление водяных паров в газе, ш pr.cs.;

17

Рис, 4.1. Психрометр Гинцветмета:

1    - корпус с тройником из

стальных или латунных трубок диаметром 12 мм;

2    - марля, погруженная в

воду;

3    - стакан с водой ;

4    - подвижный баллон для

регулирования уровня воды в стакане;

5    - асбестовое волокно

для теплоизоляции корпуса*

6    - сухой термометр;

7    - влажный термометр.

Рио. 4.2. Схема измерения влажности запыленного

движущегося газа при помощи психрометра;

1    - пылеотборная трубка с патроном для

внутренней фильтрации;

2    - U -образный манометр;

3    - психрометр;

4    - реометр;

5    - регулировочный зажим;

6    - тягодутьевое устройство*

19

В руководстве даны основные характеристики источников выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятиях угольной промышленности_? рассмотрены требования к пылеулавливающим установкам, выбору оборудования и мест замеров; приведен порядок определения параметров пылегазовых потоков; даны методики и примеры расчета, включены номограммы, упрощающие расчеты*

Руководство предназначено для работников санитарно-профилактических лабораторий производственных объединений и промышленных предприятий, занимающихся вопросами обследования источников загрязнения атмосферы и контроля эффективности работы пылеулавливающих установок предприятий угольной промышленности.

С выходом в свет настоящего Руководства теряет оилу ранее изданное "Временное методическое руководство по выявлению источников загрязнения атмосферы, производству замеров выбросов вредных веществ на предприятиях угольной промышленности" (ВНййОСугояь, 1979 г.) в части определения запыленности газовых потоков*

Руководство составлено сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ВЙЙИОСуголь) Тебелевой Л.й*, Петровой А.М., Путиловым В.Г.

Отзывы и замечания следует направлять по адресу: 61WOO, Пермь, ГСП-237, уд.Островского, 60, ВЙЙИОСуголь.

Р_ндс - давление насыщенного водяного пара при температуре влажного термометра, нм рт.ст. (находим по табл. П.1.1);

tc - температура сухого термометра, °С;

- температура мокрого термометра, °С;

Ва - барометрическое давление, нм рт.ст. (замеряют атмосферное давление барометром);

Р_п.с “ статичеокий напор газов в психрометре (на реометре), мм рт.ст.;

Pg - статичеокий напор газа в газоходе, мм рт.ст.;

С - коэффициент, величина которого зависит от скорости газа у шарика мокрого термометра. При скорости газа свыше 5 м/с коэффициент равен 0,662'Ш^-3.

По формуле 4*16 при С * 0,662^#Ю"¹ построена номограмма (рис. П.1.1.), по которой можно определить значения не производя вычислений и не имея справочных таблиц.

а?

ВВЕДЕНИЕ

Предприятия угольной промышленности характеризуются разнообразием технологических процессов, связанных с выделением вредных веществ в окружающую среду.

Основными источниками организованных выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятиях отрасли являются:

-    тепловые электростанции;

-    промышленные и коммунально-бытовые котельные;

-    сушильные установки обогатительных и брикетных фабрик;

-    аспирационные системы обогатительных и брикетных фабрик, машиностроительных и ремонтно-механических заводов, заводов стройиндустрии.

Для предотвращения загрязнения воздушного бассеййа выбросами предприятий применяются циклоны, батарейные циклоны, мокрые пылеуловители, электрофильтры, рукавные фильтры² Для достижения наивысшей эффективности и производительности пылеулавливающих установок необходим постоянный контроль за их работой.

В настоящее время отсутствуют надежно действующие в условиях эксплуатации пылеулавливающих установок автоматические измерительные приборы для определения запыленности отходящих и выбрасываемых газов. Измерение запыленности пылегазовых потоков осуществляется практически методом периодического отбора проб.

В данной работе описаны наиболее простые методы и приборы, применяемые при обследовании источников загрязнения атмосферы и при контроле за работой пылеулавливающего оборудования, которые могут найти применение на предприятиях угольной промышленности. ¹

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

t - температура rasa, °С;

р - полное давление в газоходе и в сети пылеизмерительных приборов, н/м²; кгс/м²; мм вод.от.; мм рт.ст.; f| - статический напор газов, н/м²; кгс/м²; мм вод.от.; мм рт.с!.;

Ijj - динамичеокое давление или скоростной напор, н/м², кгс/м²; мм вод.ст.; мм рт.ст.; ф - диаметр газопровода, м; мм;

F - площадь сечения газопровода, м²;

V - скорость газа, м/о;

L - объемный расход rasa, м⁸/ч, л/мин;

| - концентрация водяных паров, отнесенная к I м^а оухого газа при нормальных условиях (0°С, 760 мм рт.ст.), г/м³ сух.;

f - концентрация водяных паров, отнесенная к I м³ влажного газа при нормальных условиях, г/м³ вл.; f’¹ - концентрация водяных паров, отнесенная к I м³ влажного газа при данной температуре и давлении, г/м³; fjyp парциальное давление водяных паров, нм рт.ст.; х - концентрация водяных паров в газе, кг/кг; г/г газа; tj. - точка росы, °С;

'f - относительная влажность, $;

9_о - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

9 - плотность газа при рабочих условиях, кг/м³;

давление насыщенного водяного пара;

Ва~ барометрическое давление, мм рт.ст.; tc** температура оухого термометра, °С; ty- температура мокрого термометра, °С; т - время, сек.;

L₀- объемный раоход газа, приведенный к нормальным условиям, нл/мин, нм³/ч;

И - высота отолба жидкооти в микроманометре при измерении давления, мм;

к - коэффициент, характеризующий угол наклона микроманометра;

коэффициент пневмометрической трубки; ²

С - расходный коэффициент диафрагмы, л/мин м^;

£ - коэффициент, учитывающий изменение объема газа при прохождении через диафрагму; дР- гидравлическое сопротивление, перепад статического давления, н/м^; кгс/м^; мм вод#ст«;

<j₀- ускорение силы тяжести, м/с²;

cj - масса пыли в аллонже, на фильтре, г;

Н - концентрация пыли в газе, г/м³;

Q - количество пыли, поступающей в пылеуловитель, уловленной в пылеуловителе, ушедшей в атмосферу, г.

5

I. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ВРЕДНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

I.I. Котельные установки и тепловые электростанции

При сжигании твердого топлива в котельных установках вместе с дымовыми газами в трубу уносится большое количество мелкой золы, а также часть мелких фракций неогоревшего топлива. При пылевидном сжигании вместе с дымовыми газани уносится около 85-90% всей золы топлива; при слоевом сжигании - около 20-30% [ 11 .

Котельные установки предприятий угольной промышленности оборудованы преимущественно слоевыми топками различных конструкций.

Запыленность отходящих дымовых газов при слоевом сжигании топлива может достигать 10 г/нм³, при пылевидном сжигании - 30 г/нм³. Количество образующейся золы зависит также от крупности, зольности и влажности ожигаемого угля. В дымовых гагах котельных кроме золы и угольной пыли содержатся сернистый газ, окислы азота и окись углерода. Содержание газообразных вредных веществ в дымовых газах зависит в основном от характеристик сжигаемого топлива. Температура отходящих газов котельных, работающих на естественной тяге, составляет 250--300°С; при искусственной тяге - 140-160%.

Для обеспыливания газов котельных установок малой и средней мощности обычно применяются механические золоуловители: циклоны и их блоки, батарейные циклоны.

1.2. Обогатительные фабрики

Ыа обогатительных фабриках основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются сушильные установки. Все оушильные установки оборудованы двух- или трехотупенчатымн системами пылеулавливания, состоящими из разгрузочных уотройяв, сухих и мокрых пылеуловителей.

б

В качестве первой ступени очистки применяются разгрузочные камеры, циклоны больших диаметров, проходные сепараторы. На второй ступени в случае трехступенчатой очистки используются пылеуловители типа ПБЦ, БПР, БЦУ и др. На последней ступени очистки - мокрые пылеуловители типа МП-ВТИ, ЦС-ВТИ, МПР, ПН и др.

Средняя запыленность газов, выбрасываемых в атмосферу сушильными установками углеобогатительных фабрик, составляет 0,12-0,3 г/м³.

Средняя концентрация взвешенных частиц, поступающих в систему пылеулавливания из сушилок (после разгрузочных камер), колеблется от 5 до 0 г/нм³ [2] * Кроме пыли отходящие газы сушильных установок содержат сернистый ангидрид, окислы азота, окись углерода# Температура поступающих на очистку газов от сушильных установок составляет 80-130°С.

Источниками интенсивного пылеобразования на углеобогатительных фабриках, кроме процессов сушки угля, являются операции разгрузочно-погрузочных рабЪт, дробления, классификации# Аспирационные системы дробилок, грохотов, конвейеров, элеваторов, питателей и т.п. оснащены пылеулавливающим оборудованием с сухим и мокрым способом очистки запыленного воздуха# Очистка воздуха систем аспирации осуществляется как в одну, так и в две стадии* В качестве аппаратов сухой очистки воздуха применяются одиночные циклоны-пылеуловители БПР и ПБЦ* В качестве мокрых пылеуловителей нашли широкое применение циклоны типа СЙОТ и скрубберы ЦС-ВТИ* Остаточная запыленность воздуха, выбрасываемого в атмосферу системами аспирации колеблется от 0,015 г/нм³ до 0,1 г/нм³ [ 3] *

Одним из основных источников выделения пыли в атмосферу на углеобогатительных фабриках с пневматическим методом обогащения являются аспирационные системы обогатительных машин* Для предотвращения выделения пыли из-под зонтов пневматических сепараторов производится дополнительный отсос запыленного воздуха при помощи вспомогательной части воздушной системы, состоящей из циклона и мокрого пылеуловителя* Запыленность, выбрасываемых в атмосферу газов, при этом состав-лязг 0,03-0,05 г/нм³ [ 3] .

1.3. Брикетные фабрики

Процесс брикетирования углей сопровождается образованием большого количества угольной и пековой пыли.

В дробильно-сортировочном цехе пыль образуется при дроблении в молотковых дробилках. Для предотвращения выделения пыли в помещении, в местах перепадов угля с конвейеров устанавливаются кожухи. Воздух, отсасываемый с мест перепада угля и йз молотковых дробилок, очищается в мокрых пылеуловителях. Запыленность газов до очистки в отделении подготовки сырого угля составляет 0,1543,7 г/нм³ после очистки - 0,0243,03 г/ш?

[*]•

Угольная пыль, уносимая с паровоздушной смесью из паровых трубчатых сушилок, улавливается в электрофильтрах* Начальная запыленность газов при этом составляет 17-40 г/нм³, после очистки -0,24-2,0 г/нм³ [4-] . Температура поступающих на очистку газов - Ю5-Ю6°С [з\ *

Для обеспыливания конвейеров применяется комбинированное пылеулавливание: циклон - мокрый пылеуловитель. Запыленность поступающих на очистку газов составляет 5-10 г/нм³, запыленность газов после очистки - 0,03-1,1 г/нм³ [ 4] .

В прессовых цехах системы пылеулавливания обычно устанавливаются на группы прессов.

В штемпельном прессе сухая пыдевоздушная смесь образуется в питателе, в вертикальном загрузочном канале и у штемпеля на выходе его из головки пресса, а влажная пылевоздушная смесь - на выходе брикетной ленты из канала пресса. Запыленность газов, поступающих на очистку от штемпелей и питателей, составляет 160-200 г/нм³, от головок прессов -0*4-2,0 г/нм³. Запыленность газов после прохождения очистки составляет соответственно 0,0343,15 г/нм³ и 0,0343,06 г/нм³ [4-] .

1.4. Машиностроительные и ремонтно-механические заводы

Вагранки и электродуговые печи являются основными источниками загрязнения атмосферы в литейных цехах.

Выход газов на эяектрсютаюшавильной печи и состав газовой фазы зависни от состава шихты» скорости плавления» технологического и температурного режимов плавки» режима кислородной продувки и т.н*

Аэрозоли сталеплавильных печей в основном состоят из окислов железа» марганца» кремния. Одновременно с образованием пыли» состоящей из окислов металла» выделяется и неметаллическая пыль известняка» применяемого в качестве флюса» а также пыль, образующаяся в результате разрушения огнеупорной кладки и неметаллического покрова с поверхности шихты* Запыленность газа составляет от 2 до Ю г/нм³ без продувки ванны кислородом и от 14 до ЮС г/нм³ при продувке кислородом [б].

Для очистки газов от пыли перед выбросом в атмосферу применяют мокрые скрубберы (с грубой Вентури в качестве коагулятора)» мокрые пылеуловители типа "Ротондой*, рукавные фильтры. Температура поступающих на очистку газов может быть от 80 до 250°С в зависимости от способа охлаждения и способа очистки отходящих газов.

При плавке чугуна в вагранках выделяются газы» содержащие мелкодисперсную пыль» окись углерода» сернистый ангидрид* Запыленность газа зависит от состава шихты ж степени её загрязнения и в среднем составляет 15 г/нм³ [б] • Эксплуатирующиеся в настоящее время вагранки оснащены, как правило» сухими или мокрыми искрогасителями*

Кроме плавильных печей выделение пыли в литейных цехах происходит от оборудования землеприготовительного отделения, транспортного оборудования, выбивных решеток» обдирочно-шлифовальных станков и др* На пылящем оборудовании устанавливаются укрытия» оснащенные системами аспирации* Отсасываемый воздух перед выбросом в атмосферу должен подвергаться очистке» Обычно очистку аспирационного воздуха в литейных цехах осуществляют в сухих и мокрых циклонах, рукавных фильтрах и других аппаратах в зависимости от запыленности воздуха и дисперсности пыли. Запыленность воздуха систем аспирации составляет 0,1-7 г/нм³.

1

2

3