1.2 Тэс Трубы №2, 3, 4:

Для ТЭС определить по заданному выбросу СО₂ годовой расход дымовых газов и остальные параметры не удается. Заданному расходу природного газа в 2014 г. 1858450 тыс. м³, исходя из его состава по ГРС 1 за сентябрь 2015 г., должно соответствовать 3695951,348 т СО₂ (при условии сжигания без химического недожога). Представленное в задании количество СО₂ 3434693,7 т может говорить о том, что в 2014 г. сжигался газ, забалластированный существенно сильнее, чем в 2015 г., или же в течение 2014 г. допускался очень высокий химический недожог, что маловероятно.

Фактический расход газа 1858450 тыс. м³ как величина, обладающая высокой степенью достоверности, принят в расчетах за основу. Определим вначале доли затрат на электрическую и тепловую генерацию.

По заданию на ТЭС в 2014 г. выработка электроэнергии составила 6296925 МВт-ч, или 6296925×3600 = 22668930×10³ МДж, а отпуск тепловой энергии составил 258297 Гкал, или 258297×4,187 = 1081489539 МДж. Тогда доли электро- и тепловой генерации будут равны 95,446% и 4,554%. Следовательно, на тепловую генерацию в 2014 г. затрачено порядка 1858450000×4,554/100 = 84633813 м³ газа, а на электроэнергию –1773816187 м³ газа.

В расчетах тепловой генерации принимаем продолжительность отопительного периода по Елабуге (СП 131.13330.2012. Строительная климатология) 215 суток. Следовательно, средний за отопительный период расход газа

Q_т = 84633813/(215 24 3600)= 4,556 м³/с.

В расчетах электрогенерации принимаем равномерный расход газа в течение года. Следовательно, средний за год расход газа

Q_э = 1756337400/(365 24 3600)= 56,247 м³/с.

Суммарный усредненный расход газа на генерацию тепловой и электроэнергии составит

Q= Q_т + Q_э = 60,803 м³/с.

По составу газа за 2015 г. по ГРС 1 при α = 1,4 на 1 м³ сжигаемого газа приходится V^w_{fg 0} = 14,3785 м³ влажных продуктов сгорания в нормальных условиях. Состав влажных продуктов сгорания в нормальных условиях, % об.:

O₂ = 5,567; N₂ = 73,641; CO₂ = 7,058; H₂O = 13,734.

При тех же условиях на 1 м³ сжигаемого газа приходится V^D1_{fg 0} = 12,4038 м³ сухих продуктов сгорания с содержанием CO₂ и V^D2_{fg 0} = 11,3890 м³ сухих продуктов сгорания без CO₂.

Состав сухих продуктов сгорания в нормальных условиях с содержанием CO₂, % об.: O₂ = 6,454; N₂ = 85,365; CO₂ = 8,181.

Состав сухих продуктов сгорания без CO₂ в нормальных условиях, %об.: O₂ = 7,029; N₂ = 92,971.

В рабочих условиях, т.е. при средней температуре дымовых газов t_a = 122,5°С , объем влажных продуктов сгорания V^w_{fg a} = 14,3785 (395,65/273,15) = 20,8268 м³/м³. Поскольку рабочие условия отличаются от эталонных (t_e = 150 °С), подсчитываем также объем влажных продуктов сгорания для эталонных условий:

V^w_{fg e} = 14,3785 (423,15/273,15) = 22,2744 м³/м³.

Соответствующие расходы влажных продуктов сгорания

W^w₀\W^w_a\W^w_e = 60,803×(14,3785\20,8268\22,2744) =

= 874,0431\1266,3319\1354,3503 м³/с

Площади устья труб №2, 3 F₂= F₃=0,785 8²=50,24 м². Площадь устья трубы №4 F₄= 0,785 9²=63,585 м².Суммарная площадь устьев труб №№2, 3, 4: F = F₂ + F₃ + F₄ = 50,24 + 50,24 + 63,585 = 164,065 м².

Усредненные по площади устьев трех труб скорости выброса дымовых газов:

w₀ = 60,803×14,3785/164,065= 5,329 м/с

w_a = 60,803×20,8268/164,065=7,718 м/с

w_e = 60,803×22,2744/164,065= 8,255 м/с

Определим здесь также средневзвешенную плотность выбросов. По плотности компонентов дымовых газов в нормальных условиях ρ_0i, кг/м³, и объемному составу, % об., плотность влажных и сухих выбросов , кг/м³ в нормальных условиях:

= 0,01(5,567 32 + 73, 641·28 + 7,058 44 + 13,734 18)/22,4 = 1,249 кг/м³

=0,01(6,454 32 + 85,365·28 + 8, 181 44)/22,4 = 1,320 кг/м³

=0,01(7,029 32 + 92,971·28)/22,4 = 1,263 кг/м³

Определяем средневзвешенную плотность влажных выбросов , кг/м³ в рабочих условиях

= 273,15/(273,15 + 122,5) = 0,862

Средневзвешенную плотность влажных выбросов в эталонных условиях принимаем равной плотности эталонных дымовых газов 0,845 кг/м³.

Средняя безразмерная скорость выхода дымовых газов из устья труб №2, 3, 4 в эталонных условиях:

w^r_e= w_e/(1м/с) = 8,255.

Контрольный объем воздушного пространства вокруг источника выброса V, м³, определим следующим образом. За отсутствием информации о расстояниях между трубами и их взаимного расположения относительно преобладающего направления ветра принимаем, что каждая из труб №2, 3, 4 создает независимый ареал для экспертной оценки интенсивности загрязнения атмосферы. Поэтому рассчитываем величину контрольного объема V для ТЭС как единого источника выброса в виде суммы контрольных объемов V₂ + V₃ + V₄ данных труб.

,

где w^r_e – скорость выхода струи из трубы эталонная, т.е. рассчитываемая всегда при (эталонной) температуре t_e=150 °C и (эталонной же) плотности дымовых газов ρ_e=0,845 кг/м³.

Дымовая труба №2 – D=8,0 м, H=180 м;№3 – D=8,0 м, H=250 м; № 4 – D=9,0 м, H=250 м

V₂=100×3,14×180²×{180 + 8×[8,255×(1,239 – 0,147×4) – 0,514]×(1,293–0,862) / (1,293–0,845)} =2211767076 м³

V₃=100×3,14×250²×{250 + 8×[8,255×(1,239 – 0,147×4) – 0,514]×(1,293–0,862) / (1,293–0,845)} = 5640275995 м³

V₄=100×3,14×250²×{250 + 9×[8,255×(1,239 – 0,147×4) – 0,514]×(1,293–0,862) / (1,293–0,845)} = 5732029245 м³

V = V₂ + V₃ + V₄ = 13584072316 м³.

Расчет Τ₂ выполняется по объему выбросов, приведенному к рабочим условиям, W_a = 1266,3319 м³/c:

Τ₂ = V/(τ₀×W_a) = 13584072316/(1800×1266,3319) = 5959,5015