Лекция

Взаимодействие энергообъектов с окружающей средой при сжигании органического топлива.

	Горючая масса (С, Н, S)
О рг. топливо	Негорючие примеси (SiO2, Al2O3, FeS2, CaCO3, FeCO и др. )
	Влага

Пример:

Таким образом (таблица 3-1) содержание в горючей массе является преобладающим: торф – 58%, антрацит – 90-93%.

Теплотворная способность:

Углерод – Q^р_в=34400 кДж/кг;

Водород – Q^р_в=10800 кДж/кг;

Сера – Q^р_в=9800 кДж/кг

Высшая и низшая теплота сгорания связаны зависимостью:

где - содержание влаги в 1 кг топлива

r – удельная теплота парообразования (r=2510 кДж/кг)

Образование вредных примесей

Образование сернистых соединений

Образование сернистых соединений происходит в различных зонах горения топлив при существенно различных реакциях и процессах. Так, в интервале температур 400-600ºС колчедан окисляется по реакции:

В присутствии кислорода SO₂ частично вступает в реакцию к карбонатами:

При температуре выше 600ºС карбонаты разлагаются:

Сульфаты разлагаются при температуре выше 1000ºС, образуя серный ангидрид:

Зависимость содержания в дымовых газах NOx и бенз(а)пирена (БаП) – канцерогенное вещество от коэффициента избытка воздуха α и рециркуляции показаны на рис. 3-4:

Особенностью сжигания твердых топлив является существование нескольких последовательных стадий горения: нагревания, подсушки, возгонки летучих веществ и образования кокса, горения летучих веществ и кокса. Определяющей является последняя стадия – выгорание основной горючей составляющей топлива – углерода. Для обеспечения эффективного сгорания твердых топлив создаются пылеприготовительные установки и организуются процессы подачи горючей смеси, обеспечивающие наиболее целесообразное протекание химических реакций и физико-химических процессов в топках и газоходах котла.

Особенностью сжигания жидкого топлива является наличие факела - горения паров жидкости. Высокая температура факела способствует интенсификации испарения с поверхности жидкости.

В энергетических установках используются мазуты с высоким содержанием механических примесей, серы и влаги, обладающие высокими вязкостью и температурой застывания.

Важнейшим фактором образования твердых частиц являются напряжение топочного объема, температуры подогрева мазута и воздуха, условия распыления и мощность горелок. Минимальное образование твердых частиц достигается при подогреве мазута до 360-420ºС, воздуха – до 400ºС.

При сжигании газов возможны три основных вида горения, различающиеся подачей воздуха: горение однородной горючей смеси, диффузионное горение при раздельной подаче газа и воздуха и горение при недостатке воздуха для полного сгорания. В первом случае газ предварительно перемешивается с воздухом и интенсивность горения определяется только кинетикой собственно реакций горения. Такое горение называют кинетическим.

_Лекция

_{Локальное воздействие энергетики на климат}

Микроклимат — это климат небольшой территории, площадью от несколько сот ква­дратных метров до нескольких сот квадратных километров. Общие климатические характе­ристики любого региона зависят от погодооб-разующих факторов глобального масштаба, однако возникают довольно существенные от­личия, вызванные локальными условиями, влияние которых здесь и рассматривается. Прежде всего, к таким условиям относится «эффект скученности» — концентрация на не­большой территории множества людей, живу­щих или работающих там.

Городской климат

.

В городе по сравнению с сельской местно­стью температура воздуха в среднем на 0,5— 0,8°С (зимой на 1,1—1,6°С) выше, облачность на 5—10 % больше, плотность тумана в два раза зимой и на 30 % летом более высокая. Запыленность городских районов в 10 раз больше, чем сельских. Общее количество осадков на 5—10 % больше, а относительная влажность — меньше на 2% зимой и на 8% летом (в среднем — на 6%). При этом в го­роде число дней, когда количество осадков ме­нее 5 мм, на 10 % больше, число безветренных дней на б—20 % больше, а скорость ветра меньше — средняя за год на 20—30, а макси­мальная—на 10—20%. Меньше также интен­сивность солнечного излучения — суммарная, на горизонтальной поверхности на 15—20 % и ультрафиолетового излучения зимой на 30 и летом на 5 %.

Причина возникновения этих различий -существование города; и все же, какие имен­но характерные особенности городов делают их до такой степени непохожими на сельскую местность, что это приводит к изменениям климата? Здесь играют роль несколько фак­торов.

1. Во-первых, город — территория с вы­сокой плотностью населения; побочные продук­ты человеческой деятельности образуются при такой концентрации людей гораздо интенсив­нее.

2. Во-вторых, , многие объекты, которые способны причинить серьез­ный ущерб окружающей среде, находятся как раз в городах. К ним принадлежат предприятия машино­строения и перерабатывающей промышленно­сти, металлургические заводы, районные элек­тростанции и другие источники загрязнений. В результате городской воздух, как правило, сильно насыщен твердыми частицами и газо­образными загрязнителями. Все это содейст­вует не только возникновению парникового эффекта в воздушном бассейне города, но и поглощению теплоты.

3. Поглощение теплоты, помимо всего проче­го, способствует образованию над городом не­подвижного слоя воздуха, кбторый препятст­вует рассеиванию загрязнителей; в сущности, возникает механизм взаимосвязи — чем больше загрязнителей находится в воздухе, тем больше их будет накапливаться.

4. В городе огромное количество зданий и заасфальтированных поверхностей; строитель­ные материалы по своим теплофизическим ха­рактеристикам скорее похожи на горные по­роды, чем на почвенный или растительный по­кров. Камень поглощает теплоту раза в три медленнее, нежели почва, однако проводит теплоту втрое быстрее, поэтому при одинако­вых объемах и одинаковом времени пребыва­ния на солнце камень способен аккумулиро­вать больше теплоты, но температура его ока­жется более низкой. Ночью бетонные и кир­пичные строительные конструкции отдают теплоту за счет радиации втрое медленнее, чем почва в окрестностях города; вследствие этого по ночам в городе значительно теплее, чем в окружающей сельской местности. Ана­логичное явление происходит и в дневное вре­мя; правда, оно не столь резко выражено. В результате того что температура воздуха в городе, как правило, выше, чем в сельской ме­стности, возникает необычное явление, полу­чившее название «острота теплоты».

5. Геометрия города также влияет на климат. Обычно города состоят из зданий, гораздо бо­лее высоких, чем элементы рельефа окружа­ющей местности. Высокие здания, сосредото­ченные на небольшой площади, служат весь­ма эффективной ловушкой для солнечного из­лучения; наружные поверхности зданий поглощают и отражают солнечный свет. Пря­мая противоположность этому — открытая местность, где поток солнечного излучения, отраженный от почвы, почти всегда направ­лен обратно в атмосферу (рис. 13.1). Кроме того, высокие здания служат препятствием для ветра; они порождают турбулентность и за­трудняют охлаждение воздуха, вызванное ис­парением влаги.

6. Влажность подстилающей поверхности в городах резко отличается от аналогичного по­казателя в сельской местности. Дождевая во­да быстро удаляется из города по канализационной системе, даже снег обычно сразу же убирают. В результате с крыш и мостовых ис­паряется лишь небольшое количество влаги.

Все вышеперечисленные особенности существенно изменяют климат в больших горо­дах и вблизи них по сравнению с климатом окружающей сельской местности.

Изменения климата не обязательно носят негативный ха­рактер; зимой в городе теплее, больше безмо­розных дней, меньше влажность, ниже ско­рость ветра, чем в его окрестностях. С другой стороны, в городе — больше смога, боль­ше осадков, чаще бывает туман (хотя мень­ше очень плотных туманов).

Сочетание особенностей городского мик­роклимата служит причиной того, что возни­кают туманы — явление, характерное для больших городов.

Существуют два основных механизма возникновения туманов:

радиаци­онное охлаждение приземного слоя воздуха до температуры, лежащей ниже точки росы;

рас­слоение холодного сухого и более теплого влажного воздуха.

Туман, дождь, облака образуются только при наличии ядер конден­сации (обычно — твердых частиц). В воздуш­ном бассейне города таких частиц хватает с избытком, и они активно участвуют в образо­вании капель..