2.8.1 Розрахунок димової труби

ТЕЦ має 3 енергетичні котли паропродуктивністю по 1000 т/ч кожний (енергетична потужність котла 800 МВт), та 6 водогрійних котлів, потужністю по 116,3 МВт.

Основним паливом ТЕЦ є природний газ, альтернативним – мазут. Розрахунок димаря проводимо по більш негативному в екологічному плані паливу – по мазуту.

В якості природного газу обрано газ з газопроводу “Шебелинка-Дніпропетровськ” з характеристиками:

37,3 МДж/м³; 1,5%; 0,781 кг/м³.

В якості мазута вибраний високосірковий мазут з характеристиками:

2,8%, 38,8 МДж/кг.

Максимальна витрата натурального палива складає:

1-й варіант: для енергетичних котлів (паливо – газ):

кг/с. (2.39)

2-й варіант: Для енергетичних котлів (паливо – мазут) кг/с. (2.40)

Для водогрійних котлів

кг/с. (2.41)

2.8.2 Розрахунок концентрації оксидів сірки

При спалюванні органічних палив виходить 99 % оксидів сірки у виді SO₂ і приблизно 1 % у виді - SO₃. Розрахунок викидів оксидів сірки з котлоагрегатів робимо в перерахунку тільки на SO₂, г/с:

1-й варіант (2.42) (3.3)

2-й варіант (2.43) , (3.4)

де:

– витрати натурального палива, кг/с;

– вміст сірки в паливі на робочу масу, %;

– коефіцієнт, що враховує вид палива (для мазуту – 0,98).

1-й варіант г/с

2-й варіант г/с

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

- вапняний метод;

- сульфітний метод;

- двохцикловий лужний метод;

- магнезитовий метод;

- метод каталітичного окислення.

2.8.3 Розрахунок концентрації оксидів азоту

Спалювання органічних палив супроводжується утворенням оксидів азоту: N₂O , NO , N₂O₃ , NO₂ , N₂O₄ , N₂O₅ .

Найбільш стійким з них є NO₂, тому розрахунок викидів оксидів азоту проводимо в перерахунку на NO₂.

Механізм утворення оксидів азоту залежить від складових азоту в паливі і повітрі. У зв'язку з цим оксиди азоту розділяються на паливні й повітряні.

Сумарна кількість викидів оксидів азоту в т/рік або г/с визначаємо по рівнянню:

, (2.44)

де:

– коефіцієнт, що враховує тип котла та його продуктивність:

;

– нижча теплота згоряння на робочу масу (для природного газу );

– коефіцієнт, що враховує якість палива, для мазута

– ефективність установки для очищення димових газів від оксидів азоту. Приймаємо .

Кількість викидів оксидів азоту енергетичних котлів:

1-й варіант:

2-й варіант

Сумарний викид окислів сірки та азоту в перерахунку на SO₂ складає:

1-й варіант:

г/с.(2.45)

2-й варіант:

г/с. (2.46)

Ми бачимо, що альтернативне паливо мазут більш гірше в екологічному ніж основне. В подальшому використовуємо результати отримані для альтернативного палива.

2.8.4 Вибір кількості та висоти димових труб

Через димарі електростанцій в атмосферу надходять: при спалюванні природного газу - оксиди азоту, при спалюванні мазуту - з'єднання ванадію, солі натрію, кокс і частки сажі, що видаляються з поверхні нагрівання при їхньому обдуванні. У зв'язку з цим, боротьба за чистоту повітряного басейну і поліпшення санітарно-гігієнічних умов промислових міст і робочих селищ є дуже актуальною народногосподарською задачею.

Висота димаря визначається по рівнянню:

, (2.47)

де: А – коефіцієнт , що залежить від температурної стратифікації атмосфери даного району, що визначає умови вертикального і горизонтального розсіювання шкідливих речовин, А=160;

F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осадження шкідливих речовин в атмосфері. Для газоподібних речовин F=1,0;

m, n – безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу із джерела димових газів,

, (2.48)

де:

f – параметр , що визначаємо за формулою :

, (2.49)

 ₀ – швидкість димових газів на зрізі димаря,

, (2.50)

де:

i – звуження труби, i=0,01-0,015, приймаємо i=0,012;  – коефіцієнт тертя, =0,05;

D – внутрішній діаметр устя димаря,

Н – геометрична висота димаря.

Приймаємо в першому наближенні .

С – різниця температур димових газів і навколишнього повітря при середній температурі опівдні найбільш жаркого місяця.

Швидкість димових газів на зрізі димаря

Об’ємні витрати димових газів ,

м³/с,

Параметр n визначається в залежності від величини:

, тому .

ПДК - гранично припустима концентрація шкідливих викидів:

ПДК_SO=0,5 мг/м^3..

Параметр f:

Безрозмірний коефіцієнт m:

.

Висота димаря в першому наближенні:

м

Отриману висоту димаря округляємо до стандартної величини 180 м.

Для забезпечення найкращого розсіювання шкідливих речовин і по техніко-економічним міркуванням було обрано одну одноствольну димову трубу висотою 180 м і діаметром устя 7,2 м.

Для забезпечення надійності роботи одноствольна димова труба була виконана з окремим газовідвідним стволом циліндричної форми. Димова труба з окремим газовідвідним стволом має газовідвідний ствол циліндричної форми, а між ним і залізобетонною оболонкою влаштовано прохідний обслуговуваний простір. При цьому виключається можливість проникнення димових газів в залізобетонну оболонку, забезпечується можливість контролю, огляду газовідвідного стволу і ремонту його з зовнішньої сторони в процесі експлуатації. Газовідвідний ствол у труб такого типу може бути виконано стальним або з кислототривкої цегли. З зовнішньої сторони ствол покривається тепловою ізоляцією. Для захисту верхньої частини труби встановлено чавунний ковпак, зібраний з секцій. Для встановлення на трубі світло огороджувальних вогнів передбачено світлофорні площадки, що розташовані по всій висоті димової труби через кожні 30 м. Для обслуговування площадок робиться ходова драбина з огородженням. Передбачено система грозозахисту. Трубу покрашено смугами червоного кольору шириною 2 м з інтервалом по висоті 15 м. Використання металічних газовідвідних стволів дозволяє проводити монтаж індустріальними методами, що забезпечує швидкі строки спорудження.