Електротехнічні споруди

На Харківській ТЕЦ-5 виконуються різноманітні заходи, спрямовані на захист повітряного басейну.

На станції встановлено 2 котла ТГМЕ-464 продуктивністю по 500 т/год, один енергетичний котел ТГМП-344А продуктивністю 1000 т/год, 4 водогрійних котли типу ПТВМ-180 загальною тепловою потужністю 3016 ГДж/год. Паливом є природний газ з питомою теплотою згоряння 34157 кДж/м³ і мазут з теплотою згоряння 39692 кДж/т із вмістом сірки 1,8%.

В оптимальному топковому режимі та номінальному навантаженні (з розрахунку погодинних витрат палива) теоретично для котлів ТЕЦ-5 викиди шкідливих речовин становлять:

- при спалюванні мазуту:

- при спалюванні природного газу;

Фактичні викиди шкідливих речовин в атмосферу відрізняються від теоретичних, бо залежать від якості палива, навантаження, концентрації окислів азоту в димових газах, що залежить від типу котла, топки, конструкції та розташування пальників, рівня експлуатації та ін. Концентрація NO₂ у димових газах широко коливається від 150 до 2000 мг/м³. При додержанні всіх вимог режимного характеру концентрація NO₂ для газу складає 400-500 мг/м³, мазуту - 520-650 мг/м³.

Котел ТГМЕ-464

На Тец-5 встановлено 2 котла ТГМЕ-464. Теплопродуктивність по 105 Гкал/год. Максимальна витрата газу 1500 нм³/год.

Річна витрата газу – 19778 нм³/рік. Час роботи – 2454 год/рік.

Об’єм димових газів за димососом:

Vг= (Вт[Vг-Vв])/3600 ×(273+tвідх)/273×760/(Рб+Рст) м3/сек де: Вт - витрати газу = 1500 нм3/год; Vг – теоретична необхідна кількість повітря = 9,52 м3/ м3; Vв – теоретичний об’єм продуктів спалювання = 10,5 м3/ м3; α – надлишок повітря за димососом;

Згідно вимірів

t_відх=84⁰С; Р_ст=18:13,4=1,34 ммHg; P_б =748 ммHg.

Vг=15000[10,5+9,52+0,4]/3600×1,366×1,01=82 м3/сек

Розрахунок викидів оксидів азоту

Проводиться за формулою:

М_NO=0,34·10^-7·К·В·Q_н^р·(1-q₄/100)(1-Е₁·r)(1-η_NO(τ_NO/τ_ка))β₁β₂β₃Е₂)

де: К- враховує тип котла і його продуктивність,

К=12·Д_ф/200+Д_н;

В- витрата натурального палива , т/год чи г/с , В=245899,9 г/с;

Q_н^р - нижча теплота згоряння на робочу масу, Q_н^р = 23220 кДж/кг;

q₄ - утрати тепла з механічним недопалом , q₄=0%;

E₁ - коефіцієнт, що характеризує ефективність впливу рециркуляції димових газів, E₁ = 0,020 (приймаємо з межі 0,0025-0,035);

r- ступінь рециркуляції димових газів у топку, r =0%;

η_NO - ефективність установки для очищення димових газів від оксидів азоту;

τ_NO - час роботи азотоочищення;

τ_ка - час роботи котла.

В даний час азотоочищення в енергетиці не існує і отже вираз η_NO(τ_NO/τ_ка)=0.

₁ - коефіцієнт , що враховує якість палива,

₁=0,289+0,58Мг;

Мг- зміст азоту в паливі на пальну масу , Мг=0,56%;

₂ -коефіцієнт, що враховує конструкцію пальників ₂ = 1.0;

₃ - коефіцієнт, що враховує вид шлаковидалення ₃ =1;

E₂ - коефіцієнт, що враховує зниження викидів NО₂ при багатоступінчатому спалюванні; спалювання одноступінчате, тому E₂ = 1,0.

К=12·420/200+420=8,13,

₁=0,289+0,580.56=0.61,

М_NO=0,34·10^-7·8,13·223677,78 ·23220(1-0)(1-0)(1-0)·0,61·1·1·1=875,75г/с.

Водогрійні котли ПТВМ-180

Qф і Qn- номінальна і фактична теплопродуктивність котла, ГДЖ/год

При максимальному навантаженні:

К^г = 2,5 × 439,6:84 + 418,7 = 1099:502,7 = 2,186

В разі визначення викиду за рік:

К^г = 2,5 × 80 ×4,187:84 + 418,7 = 837,4:502,7 = 1,666

q₄ =0 (газ природний);

= 1 (в паливній камері >1,05);

= 1 (віхровий пальник);

- враховується тільки в випадку використання вугілля;

= 0 – рециркуляція газів відсутня;

Миттєвий фактичний викид СО складає;

= 137 × 69,3 × = 9,494 г/с

Річний викид складає:

= 0,001 × 1,172 × 19778 = 28,180, т/рік

Розрахунок викидів від котельної заводу, що працює на природному газі

Показники емісії:

г/Гдж;

г/Гдж;

г/Гдж;

B_г =0,806 м³/с = 16713216 м³/год

В_г - витрата газу.

Валовий викид шкідливих речовин:

Знаючи показники емісії можна визначити валовий викид шкідливої речовини т/год, по формулі

де В-витрата палива, м³/год;

Q- теплота згорання, Мдж/кг.

Для оксиду вуглецю:

г/с.

Для діоксиду азоту:

г/с.

Для двоокису вуглецю:

г/с;

Викиди мазутного господарства

Розрахуємо викиди вуглеводнів від мазутного господарства, яке складає група з 11 резервуарів з мазутом місткістю 10000 м³ кожен. Мазуту у весінньо-літній період приймається 110000 м³, в осінньо-зимовий - 100000 м³. Середня щільність мазуту 0,95 т/м³. За наслідками вимірювань продуктивність закачування мазуту в резервуар складає 400 м³/год. Концентрація вуглеводнів у викидах при закачуванні в найбільш спекотний період року з резервуару з мазутом - 2 г/м³ . Розрахунок:

Об'єм газоповітряної суміші, що викидається з резервуару в одиницю часу при закачуванні нафтопродуктів:   

Максимальній викид вуглеводнів з резервуарів з мазутом складає:

Норма природного спаду мазуту при прийомі і зберіганні до одного місяця в наземному резервуарі для кліматичної зони Києва у весінньо-літній і осінньо-зимовий періоди n₃=0,12 кг/т.

Річний викид вуглеводнів з резервуарів з мазутом складає:

Оксид сірки SO₂

Попереднє очищення палива від шкідливих домішок, тобто облагороджування палива здійснюється на нафтопереробних заводах, де діючими нормами сірчистість мазуту знижують з 2,5 до 0,5%. На станцію мазут надходить з вмістом сірки 1,8% і вище.

При спалюванні мазуту близько 99% сірки в ньому переході у димові гази у формі SO₂ і менше 1% у вигляді SO₃. Залежно від вмісту сірки в паливі та теплоти його згоряння концентрація окислів сірки в 1 м³ димових газів, приведеного до нормальних умов (тиск 760 мм рт.ст. і t=0°С), становить 1-5 г/м³.

Максимально-разова (за 20 хв) гранично-допустима концентрація SO₂ у повітрі на рівні дихання людини встановлена Міністерством охорони здоров'я, дорівнює 0,5 мг/м³. Клас небезпеки ("Санітарні норми проектування..." СН245-71) становить 3 для речовин у повітрі робочого середовища. Отже, коли не застосовувати спеціальних методів очищення димових газів від окислів сірки, то їх треба розводити через високу трубу повітрям у 2000-10000 разів, щоб досягти рівня життєдіяльності людини.

Якщо навіть ступінь очищення газів від сірки становитиме 90%, то все одно треба розводити їх повітрям хоча б у 200-1000 разів. Для розсіювання димових газів на ТЕЦ-5 встановлена димова труба заввишки 330 м. Сума токсичних крайностей шкідливих речовин зменшується також зосередженням викидів в одній точці шляхом скорочення числа труб (багатоствольні труби).

Розрахунок концентрації оксидів сірки

При спалюванні органічних палив виходить 99 % оксидів сірки у виді SO₂ і порядка 1 % у виді - SO₃. Розрахунок викидів оксидів сірки з

котлоагрегатів робимо в перерахунку тільки на SO₂, г/с:

М_SО=0,02·В·S^Р·(1-η΄_SО)(1- η΄΄_SO)(1- η´´_SO(τ_ор/τ_ка))

де: В - витрата натурального палива, т/год чи г/с, В=223677,78 г/с;

S^P - зміст сірки в паливі на робочу масу, S^P=0,2%;

η΄_SО - частка оксидів сірки, що звязуються золою в котлоагрегаті, η΄_SО =0,01;

η΄΄_SO - частка оксидів сірки, що вловлюють мокрим золовловлювачем;

η΄΄_SO = 0 (тому що нема золовловлювача);

τ_ор - час роботи сіркоочищення, τ_ор =0 (тому що нема сіркоочищення);

τ_ка - час роботи котлоагрегату.

М_SО=0,02·223677,78·0,2(1-0,01)(1-0)(1-0)=885,76 г/с

Очищення димових газів від SO₂ і SO₃ може здійснюватися наступними методами:

-вапняний метод;

-сульфітний метод;

-двоциклічний лужний метод;

-магнезитовий метод;

-метод каталітичного окислювання. 

Розрахунку викидів в атмосферу від посту зварки

Застосовуються електроди марки НЖ-13.

За рік використовується електродів у кількості - 1000 кг, t_piк= 700 год.

В атмосферу виділяються:

Fe₂O3 – оксиди заліза (питомі викиди M= 0,83 г/кг),

NiG - нікель (питомі викиди M = 0,1 г/кг),

CrO₃ - оксиди хрому (питомі викиди M = 0,24 г/кг),

SiO₂ - оксиди кремнію (питомі викиди M = 0,30 г/кг),

MnO₂ – марганець і його сполуки (питомі викиди M= 0,53 г/кг),

MoO₂ - молібден (питомі викиди M = 0,08 г/кг),

WO₃ - вольфрам (питомі викиди M = 0,07 г/кг),

HF - фтористий водень (питомі викиди М = 1,6 г/кг),

CO - оксиди вуглецю (питомі викиди М = 0,30 г/кг),

NO₂ - оксиди азоту (питомі викиди M = 0,15 г/кг).

Розрахунок викидів забруднюючих речовин (г/сек) проводимо за формулою:

де: М - питомі викиди, г/кг;

Р - вага одного електрода, Р = 58 г;

t - час спалювання одного електрода, t = 83 сек.

M(Fe₂O₃)= 0,83 х 0,058/83 = 0,00058 г/сек;

M(NiO)= 0,10 х 0,058/83 = 0,00007 г/сек;

M(CrO₃)= 0,24 х 0,058/83 = 0,00017 г/сек;

M(SiO)= 0,30 х 0,058/83 = 0,00021 г/сек;

M(MnO₂)= 0,53 х 0,058/83 = 0,00037 г/сек;

M(MoO₂)= 0,08 х 0,058/83 = 0,0006 г/сек;

M(WO₃)= 0,07 х 0,058/83 = 0,00005 г/сек;

М(HF)= 1,60 х 0,058/83 = 0,0011 г/сек;

М(CO) = 0,30 х 0,058/83 = 0,0002 г/сек;

M(NO₂) = 0,15 х 0,058/83 = 0,0001 г/сек.

Протягом року викиди забруднюючих речовин становитимуть:

M(Fe₂O₃)= 0,83 х 150/10 = 0,00013 т/рік;

M(NiO)= 0,10 х 150/10 = 0,00002 т/рік;

M(CrO₃)= 0,24 х 150/10 = 0,00004 т/рік;

M(SiO)= 0,30 х 150/10 = 0,00005 т/рік;

M(MnO₂)= 0,53 х 150/10 = 0,00008 т/рік;

M(MoO₂)= 0,08 х 150/10 = 0,00001 т/рік;

M(WO₃)= 0,07 х 150/10 = 0,00001 т/рік;

М(HF)= 1,60 х 150/10 = 0,00024 т/рік;

М(CO) = 0,30 х 150/10 = 0,00005 т/рік;

M(NO₂) = 0,15 х 150/10 = 0,00002 т/рік.

СТАН АТМОСФЕРИ

З урахуванням усіх перелічених вище заходів приземні концентрації шкідливих речовин навколо Харківської ТЕЦ-5 не перевищують ГДК.

* - Для Харківської ТЕЦ-5 Харківською облсанінспекцією встановлено санітарно-захисну зону завдовжки 300 м.