6. Охрана окружающей среды

 
 

     На  современном этапе развития энергетического  производства возрастает воздействие  его вредных выбросов на окружающую среду. Поэтому проблема снижения вредных выбросов, контроль и управление качеством атмосферного воздуха в регионе ТЭС – важные и неотложные задачи отечественной и зарубежной энергетики. Для их решения необходимо принятие эффективных научно-обоснованных мер по ограничению и снижению загрязнения атмосферного воздуха. Реализация таких мер должна начинаться с определения экологически допустимого воздействия вредных выбросов на человека и выработки норм ограничивающих его.

     Основными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу  при сжигании различных видов  топлива в энергоустановках, являются: СО, NO₂, SO₂, бенз(а)пирена.

     Газообразные  выбросы котлоагрегатов производятся через дымовую трубу высотой 250 м. Очистка дымовых газов от золы осуществляется трехпольными электрофильтрами УГ-3 с эффективной очисткой 98,5%.

     В процессе подготовки твердого топлива  образуется летучая угольная пыль, которая отсасывается с воздухом и улавливается в циклонах со степенью очистки 95,3%.

     6.1 Расчет выбросов  вредных веществ  в атмосферу

 

      Исходные данные:

      Вид топлива – Донецкий уголь АШ

      Расход  натурального топлива 

      B= ,

      где - 4141 ккал/кг = 17350,79 кДж/кг – низшая теплота сгорания на рабочую массу топлива

       - КПД станции, 

      В= 43,58 кг/с                  В= 42,39 кг/с 

      Зольность топлива на рабочую массу: А^р=28,7 %;

      Потеря  теплоты от механического недожога: q₄=0,58 %;

      Температура уходящих газов: t_ух=150 ⁰С;

      Температура холодного воздуха: t_хв=19 ⁰С.

       

                6.1.1 Расчет массовых  выбросов в атмосферу   твердых веществ.

 

     При расчете выброса твердых частиц в атмосферу необходимо учитывать, что наряду с летучей золой  в нее поступают несгоревшие  частицы горючей массы топлива. Поэтому при отсутствии эксплуатационных данных по содержанию горючих в уносе, массовый расход выбрасываемых твердых частиц, рассчитывают по формуле:

      , где а_ун – доля твердых частиц, уносимых из топки дымовыми газами а_ун =0,8;

       – степень улавливания  твердых частиц в золоуловителе  0,985

                               

                           6.1.2 Расчет выбросов  оксида серы

 

     Основное  количество серы (около 99%) сгорает до SO₂, поэтому выброс ее в атмосферу определяют по этому оксиду:

      ,

     где =1,5% – содержание серы на рабочую массу топлива;

      =0,1; =0; – доля оксидов серы, улавливаемых летучей золой соответственно в газоходах котла и сухом золоуловителе.

     

       

     6.1.3 Расчет выбросов  оксида азота 

     Массовый  расход оксидов азота, выбрасываемых  в атмосферу с дымовыми газами, приближенно оценивают по эмпирической формуле:

      ;

     где k – коэффициент, характеризующий выход оксидов азота

      ; где  и – паропроизводительность котла: фактическая и номинальная, ;

      ;                     ;  

       – коэффициент, учитывающий  влияние на выход оксидов азота  качества сжигаемого топлива;

      , где – содержание азота на горючую массу

     

     

       – коэффициент рециркуляции  дымовых газов;

       – коэффициент, характеризующий  эффективность воздействия рециркуляции газов в зависимости от условий подачи их в топку;

       – коэффициент, характеризующий снижение выброса оксида азота при подаче части воздуха помимо основных горелок;

       – коэффициент, учитывающий  конструкцию горелок;

       – коэффициент, учитывающий  вид шлакоудаления;

     

6.1.4 Расчет массовых  выбросов бенз(а)пирена

 

     Массовый  расход бенз(а)пирена с дымовыми газами котлов, сжигающих твердое топливо, при коэффициенте избытка воздуха  за ПП определяем по формуле:

      ;

     где – степень улавливания бенз(а)пирена в золоуловителях;

       – объемный расход газоаэрозольной  смеси, выбрасываемой через газоотводящую трубу:

     

       – теоретический объем уходящих газов;

       – теоретический объем  воздуха;

       – доля уходящих газов;

     

     Рабочий объем уходящих газов 

      - где n – число котлов на одну дымовую трубу

     

     

     Тогда массовый выброс бенз(а)пирена будет  равен

      ;

     

     Приведем  сравнительную таблицу массовых выбросов в атмосферу.

     Таблица 6.1 массовые выбросы в атмосферу.

 

     Вывод: В результате проведенной в дипломном проекте расчета тепловой схемы видно, что сокращается общий и удельный расчет топлива, что позволяет как видно из таблицы уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу. 

                                 6.1.5 Проверка правильности  расчетов.   

     Проверка  расчета выбросов оксида азота:

     

       
 

     Проверка  расчета выбросов бенз(а)пирена:

     

       
 

     6.2 Определение предельно допустимых выбросов 

     ПДВ= (ДК-С_ф) К_р,

     где ДК – допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе  на уровне дыхания, мг/м³;

     С_ф – фоновая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне дыхания, мг/м³;

     К_р – коэффициент метрологического разбавления м³/с; 

     6.2.1 Коэффициент метеорологического разбавления 

       Коэффициент метеорологического  разбавления примеси в атмосферном  воздухе – основная метеорологическая  характеристика, которая определяет  рассеивание примесей, поступающих  в атмосферу через газоотводящие  трубы ТЭС. Он учитывает параметры источника загрязнения, осаждение выпадающих частиц, содержащихся в выбросе, метеорологические, топографические характеристики района выброса, а также период осреднения концентрации вредного вещества и вытянутость розы ветров района. 

     К_р= ;        

где     h=350м – геометрическая высота газоотводящей трубы;

      V=2589,04 м³/с – объемный расход газоаэрозольной смеси, выбрасываемый через газоотводящую трубу;

       ;- разность температур выбрасываемой газоаэрозольной смеси и атмосферного воздуха;

      А = - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия неблагоприятного вертикального и горизонтального рассеяния загрязняющих веществ в атмосферном воздухе;

      F=2 – безразмерный коэффициент, учитывающий осаждения вредных веществ в атмосферном воздухе;

      m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода аэрозольной смеси из устья газоотводящей трубы:

      

        

где      D -  диаметр устья газоотводящей трубы, м;

      Из  уравнения неразрывности находим  D

        тогда 

 где    - оптимальная скорость выбрасываемой через газоотводящую трубу газоаэрозольной смеси.

       ;  

       ; 

       ; 

       ;   

при принимаем n=1

       - коэффициент временного осреднения, характеризующий зависимость ПДВ и К_р от времени осреднения;

      P/P₀ – показатель вытянутости розы ветров для района расположения ТЭС;

       - для определения максимального  К_р; 

       м³/с; 

       м³/с; 

        м³/с. 

      6.2.2 Определение допустимых концентраций вредных веществ 

      Если  в атмосферный воздух из дымовой  трубы одновременно выбрасываются  два вещества совокупного действия (диоксиды серы и азота), то должно выполнятся условие:

      

где - максимальные концентрации в атмосферном воздухе на уровне дыхания диоксида серы и азота, мг/м³; они определяются из соотношений:

  

                

где – массовый выброс через дымовую трубу в атмосферу соответственно диоксида серы и азота, г/с рассчитаны ранее. 

        

      

      ПДК_SO2 и ПДК_NO2 – предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе на уровне дыхания соответственно диоксида серы 0,5 мг/м³ и диоксида азота 0,085мг/м³; тогда: 

      

      

      

        

      6.2.3 Определение предельно допустимых выбросов 

      

      

        

      

      

        

      

      

        

      

      

        

                6.2.4 Расчет выбросов парниковых газов