Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана

________________________________________________________________________

Факультет « Энергомашиностроение »

Кафедра «Экология и промышленная безопасность »

Богачева т.М. Расчет продуктов горения топлив в энергетических котлах и вредных выбросов в окружающую среду.

Электронное учебное издание

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине

« Экологические проблемы энергетики»

Москва

(С) МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

УДК 621.311.22:22.504.05

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Экология» применительно к 1 курсу факультета «Энергомашиностроение» с включением разделов по экологии техносферы. Рассмотрены экологические проблемы тепловых электрических станций, связанные с вредными выбросами в атмосферу. Приведен упрощенный метод расчета продуктов полного сгорания твердого, жидкого и газообразного топлив, вредных выбросов в окружающую среду.

Рекомендуется Учебно-методической комиссией НУК «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана

Богачева Татьяна Михайловна Расчет продуктов горения топлив в энергетических котлах и вредных выбросов в окружающую среду.

(С) МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

Оглавление

• Типы тепловых электрических станций

• Виды энергетических топлив

• Расчет продуктов сгорания твердого и жидкого топлив

• Состав и технические характеристики топлив

• Реакции горения топлив

• Расчет процесса горения топлив

• Расчет продуктов сгорания газового топлива

• Состав и технические характеристики газа

• Реакции горения газа

• Расчет процесса горения газа

• Объемы продуктов сгорания

• Определение необходимого расхода топлива при заданной мощности энергоблока

• Расчет выбросов вредных веществ с дымовыми газами паротурбинных энергоблоков

• Объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу

• Выбросы твердых частиц

• Выбросы оксидов серы

• Выбросы оксидов азота

• Удельные выбросы

• Пример расчета

Приложение

Список рекомендуемой литературы

• Типы тепловых электрических станций (ТЭС)

Выработка энергии на ТЭС обеспечивается в основном на трех типах станций: с паротурбинными, газотурбинными, парогазовыми энергоблоками.

Паротурбинные установки (ПТУ)

В состав паротурбинного энергоблока входит паровой котел, паровая турбина с электрогенератором, конденсатор, подогреватели питательной воды и вспомогательное оборудование.

В котле при подаче топливо и окислителя за счет протекания реакций горения с выделением тепла нагревается вода до температуры кипения, испарение и перегрев пара. Температура перегрева пара может достигать 540 С, давление пара 25 МПА и выше. Перегретый пар поступает в турбину, где расширяется, его температура падает до уровня 30 С, давление ниже атмосферного. Отработанный пар конденсируется. После системы водоподготовки питательная вода направляется в котел рис. 1.

Увеличение термического КПД цикла достигается при повышении температуры подвода теплоты и снижении температуры отвода теплоты.

В рабочем цикле энергоустановки происходит преобразование химической энергии, выделяющей при горении топлива в котле, в тепловую энергию теплоносителя и затем в турбине кинетической энергии пара в механическую энергию турбины и затем в электрическую энергию в электрогенераторе.

Энергоэффективность ПТУ характеризуется КПД, величина которого определяется отношением выработанной электроэнергии к величине энергии, поступающей в котел с рабочим топливом. КПД современных ПТУ находится на уровне 36-40%.

Газотурбинные установки (ГТУ)

Простейшая схема газотурбинной установки включает компрессор для сжатия воздуха, камеру сгорания, куда подается топливо (газ) и сжатый воздух, газовую турбину, где происходит расширение продуктов сгорания газового топлива и снижение их температуры.

Газотурбинный цикл отличается от паросилового цикла значительно более высоким уровнем температуры отвода теплоты, при 400-450 С и в результате более низким термическим КПД цикла. ГТУ .

КПД ГТУ порядка 28-32%.

Парогазовые установки (ПГУ)

В ПГУ реализация комбинации двух циклов: пароводяного и газового, приводит к росту термического КПД. Наиболее простые схемы ПГУ: с газовым водоподогревателем (ГВП), где теплота отходящих газов после газовой турбины не теряется, а реализуется в подогревателе питательной воды; с котлом-утилизатором, рис.2.

Разработки более сложных схем ПГУ позволяют достичь значений КПД 56-58%.