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: Ар
=28,7 %;
Потеря теплоты от механического недожога: q4
=0,58 %;
Температура уходящих газов: tух
=150 0
С;
Температура холодного воздуха: tхв
=19 0
С.
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 аун
– доля твердых частиц, уносимых из топки дымовыми газами аун
=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.
| Выбрасываемое вещество |
До модернизации |
После модернизации |
| 1. Твердые частицы |
165,83 |
160,96 |
| 2. Оксидов серы |
1286,3 |
1248,48 |
| 3. Оксидов азота |
160,3 |
151,6 |
| 4. Бенз(а)пирена |
3,82*10-5
|
3,7*10-5
|
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-Сф
)Кр,
где
;
Сф
– фоновая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне дыхания, мг/м3
;
Кр
– 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.
Кр
=;
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 Кр
от времени осреднения;
P/P0
– показатель вытянутости розы ветров для района расположения ТЭС;
- для определения максимального Кр
;
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.
ПДКSO
2
и ПДКNO
2
– 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
Расчет выбросов парниковых газов определяем по формуле:
кг/с
где Вт
-расход сожженного топлива
Вт
=В×Qр
н
МДж/с
Вдо
т
=43,58×17,35079=756,15МДж/с
Впосле
т
=42,39×17,35079=720,63 МДж/с
Кс
-коэффициент выброса углерода
Кс
=; кг/МДж
Е-учет неполноты сгорания углерода
Расчет сокращений выбросов вредных веществ определяем по формуле:
где τ – число часов использования установленной мощности.
τ =4500 т/год.
т/год
т/год
т/год
т/год
т/год
т/год
т/год
Расчёт сведём в таблицу 6.2.4
Таблица 6.2.4 Сокращение выбросов вредных веществ ТЭС
| Выбрасываемое вещество |
Выброс до модернизации |
Выброс после модернизации |
Сокращение выбросов вредных веществ,т/год |
| Твердые частицы |
165,83 |
160,96 |
78,89 |
| Оксид серы |
1286,3 |
1248,48 |
612 |
| Оксид азота |
175,23 |
161,16 |
226,6 |
| Бенз(а)пирен |
3,883*10-5
|
3,69*10-5
|
3,12 |
| Углерод |
144,564*103
|
108,865*103
|
1,9 |
| Метан |
8,39*10-7
|
7,98*10-7
|
0,58 |
| Азот |
1,48*10-8
|
1,41*10-8
|
8,1 |