8.2. Экология.

Загрязнение воздушной среды котельными установками и ТЭС, использующими в качестве топлива – торф, древесные опилки и лигнин, связано с выбросами в дымовую трубу токсичных газов (диоксида и оксида серы, окислов азота, окиси углерода) и мелкодисперсной золы.

Так как для проектируемой мини ТЭЦ основным видом топлива является лигнин, то при его сжигании выделяются вредные вещества, загрязняющие окружающую среду.

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу и их предельно допустимая концентрация в атмосфере населенных пунктов приведен в таблице 8.2.1.

Таблица 8.2.1

Предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосфере населенных пунктов.

Наименование вещества	Предельно-допустимая концентрация, мг/м3
	максимально-разовая	среднесуточная
Пыль и в том числе зола	0,5	0,15
Сернистый ангидрид (SO2)	0,5	0,05
Серный ангидрид (SO3)	0,3	0,03
Оксид углерода	3,0	1,0
Диоксид азота	0,085	0,085

Для отвода уходящих газов из котлоагрегатов в атмосферу служат дымовые трубы. Необходимая высота дымовой трубы определяется для электростанции в зависимости от расхода топлива, содержания золы и токсичных газов.

Для проектируемой ТЭЦ с 3 котлоагрегатами БКЗ-75-39-440 ФБ при сжигании лигнина выбросы вредных веществ определены согласно методике [11].

Определение минимальной высоты трубы производим в такой последовательности:

1. Определяем выброс золы (г/с)

(8.1)

г/с

где В_Р=69.34 т/ч – расчетный часовой расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу;

η_ЗЛ – КПД золоуловителя, %. η_ЗЛ=99% ([9], стр. 61);

q₄ – потеря теплоты от механической неполноты горения,

q₄=3% ([6], табл. 7-1, стр. 74);

А_Р – зольность топлива, А_Р=8,52 %.

2. Определяем выброс SO₂ (г/с)

г/с (8.2)

где S_P – содержание серы в рабочей массе топлива, S_P =0,31%;

μ_SO2 и μ_S – молекулярная масса SO₂ и S, их отношение равно 2.

3. Определяем выброс оксидов азота, рассчитываемый по NO₂ (г/с)

г/с (8.3)

где β₁ – безразмерный поправочный коэфф., учитывающий влияние качества сжигаемого топлива и способа шлакозолоудаления на выход оксидов азота,

β₁=1,4, ([11], табл. 12.3, стр. 236);

β₃ - коэфф., учитывающий конструкцию горелок, β₃=1, ([11], стр. 236);

r – степень рециркуляции продуктов сгорания, при отсутствии рециркуляции r=0;

β₂ – коэфф., характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания в зависимости от условия подачи их в топку, β₂=0;

к – коэфф., характеризующий выход оксидов азота на 1 т сожженного топлива, к=3,05кг/т, ([11], стр. 237).

4. Определяем диаметр устья дымовой трубы (м)

м, (8.4)

где V_ТР=94,78 м³/с – объемный расход продуктов сгорания через трубу при температуре их в выходном сечении;

ω_ВЫХ=25 м/с – скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы (из аэродинамического расчета котлоагрегата).

Принимаем по рекомендации [11] диаметр устья дымовой трубы 3,6 м.

5. Определяем предварительную минимальную высоту дымовой трубы (м)

м, (8.5)

где А – коэфф., зависящий от метеорологических условий местности,

А=120, ([11], стр. 237);

ПДК_SO2, ПДК_NO2 – предельно допустимые концентрации SO₂ и NO₂,

([11], табл. 12.1, стр. 234);

Z – число дымовых труб одинаковой высоты, устанавливаемых на ТЭЦ, z=1;

∆t – разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха, под которой понимается средняя температура самого жаркого месяца в полдень, °С: ∆t=180-22,5=157,5 °С.

6. Определяем коэфф. f и υ_М:

(8.6)

(8.7)

6. Определяем коэфф. m в зависимости от параметра f:

(8.8)

8. Определяем безразмерный коэфф. n в зависимости от параметра υ_М:

При υ_М>2 n=1.

9. Определяем предварительную минимальную высоту дымовой трубы (м) во втором приближении

м (8.9)

Так как разница между H₁ и H больше 5%, то второй уточняющий расчет:

f’=1,378 и υ_М’=9,81;

m₁=0,858 и n₁=1;

10. Второй уточняющий расчет (м)

м (8.10)

11. Определяем выброс СО (г/с)

(8.11)

г/с

12. Определяем выброс SO₃ (г/с)

г/с (8.12)

13. При высоте дымовой трубы H₂ определяем максимальную приземную концентрацию каждого из вредных веществ (золы, SO₂, NO₂, SO₃, СО) по формулам

мг/м³ (8.13)

мг/м³ (8.14)

мг/м³ (8.15)

мг/м³ (8.16)

мг/м³ (8.17)

где F - безразмерный коэфф., учитывающий скорость оседания золы в атмосферном воздухе, принимается равным 2, ([11], стр. 239).

12. Проверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1, т.е.

(8.18)

Так как указанное условие не соблюдается, то увеличим высоту дымовой трубы, при которой безразмерная суммарная концентрация не превысит 1, т.е. примем 120 м.

13. Производим пересчет максимальных приземных концентраций каждого из вредных веществ

мг/м³

мг/м³

мг/м³

мг/м³

мг/м³

Следовательно, принимаем к установке дымовую трубу из железобетона высотой 120 м и с диаметром выходного отверстия 3,6 м.

При сжигании твердого топлива и удалении шлака в твердом состоянии только незначительная часть золы топлива остается в шлаке, а большая часть ее (~90 %) уносится дымовыми газами из котельного агрегата. Содержащаяся в дымовых газах летучая зола сильно загрязняет атмосферный воздух и оказывает вредное воздействие на человеческий организм и растения, а также резко увеличивает износ газоходов и дымососов.

Поэтому проектируемая ТЭЦ, сжигающая твердое топливо – лигнин, оборудуется золоулавливающими устройствами – электрофильтрами (см. раздел «Расчет и подбор вспомогательного оборудования для котлоагрегатов и турбоустановки»), для эффективной очистки дымовых газов в соответствии с требованиями санитарных норм.

Проблема очистки дымовых газов от диоксида серы в данном дипломном проекте не рассматривалась, но как рекомендация – необходима установка абсорбера до электрофильтра с использованием известково-известнякового метода очистки дымовых газов.

Сущность способа заключается в том, что в поток дымовых газов, выходящих из котла, при температуре примерно 180 °С впрыскивается суспензия гидроокиси кальция. При этом происходит нейтрализация двуокиси серы известью, а вода испаряется за счет тепла дымовых газов. Дымовые газы, содержащие смесь твердых частиц продуктов нейтрализации и золы топлива, поступают в электрофильтр, в котором происходит частичная доочистка дымовых газов от двуокиси серы за счет избытка подаваемой гидроокиси кальция.

Кроме этого предусматриваются мероприятия, направленные на улучшение природного состояния местности размещения проектируемого объекта: посадка зеленых насаждений, создание водоемов, противоэрозийные работы и пр.