- •Природоохранные технологии тэс и аэс
- •Содержание конспекта лекций
- •Лекция 1. Основы глобальной экологии как науки. Значение природоохраны в энергетике
- •Парниковый эффект
- •Озоновый слой
- •Выбросы, сбросы, загрязнения
- •Основные законы экологии
- •1. Закон физико-химического единства (в.И. Вернадский)
- •2. Закон устойчивого развития
- •3. Законы энергоэкологической толерантности (выносливости) человека, всего живого мира и 3-х сред обитания.
- •Биосфера
- •Экологические трудности Российской энергетики
- •Итоговые выводы
- •Лекция 2. Энергоэкология и ее задачи. Воздействие тэс и аэс на окружающую среду Задачи энергоэкологии, как науки. Сопоставление тэс и аэс.
- •Сопоставление тэс и аэс
- •Влияние электрических сетей на окружающую среду
- •Лекция 3. Технологии десульфуризации на тэс
- •Десульфуризация в котле
- •Десульфуризация газа и жидкого топлива
- •Метод прямого обессеривания
- •Лекция 4. Удаление серы из мазута Газификация сернистого мазута на тэс с очисткой продуктов газификации от серы
- •Лекция 5. Очистка дымовых газов от окислов серы
- •Мокрые способы очистки
- •Лекция 6. Технология денитрации при сжигании энергетических топлив на тэс
- •Способы снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания
- •Химическое воздействие присадками на факел горения
- •Лекция 7. Промышленная очистка дымовых газов от nOx
- •Природоохранные технологии на тэс с гту
- •Лекция 8. Основы золоулавливания на тэс
- •Механические золоуловители
- •Расчет батарейных циклонов (бц)
- •Расчет золоуловителей с трубой Вентури
- •Сокращение выбросов твердых частиц в атмосферу
- •Лекция 9. Устройство и работа электрофильтра
- •Основы расчета электрофильтра
- •Комбинированный золоуловитель
- •Аэродинамика потока в электрофильтре
- •Обслуживание электрофильтра, его задачи
- •Лекция 10. Дымовые и вентиляционные трубы
- •Особенности выбора числа и типа дымовых труб
- •Основы аэродинамического расчета дымовых труб
- •Учет и ограничение выбросов
- •Лекция 11. Удаление, складирование золошлаков на тэс
- •Лекция 12. Технологии защиты от вредных сбросов тэс, аэс, химического и теплового загрязнений Водные балансы тэс, аэс, их особенности
- •Основные технологии защиты водоемов-охладителей (во) от химзагрязнений сбросными водами
- •Технологии очистки сточных вод
- •1. Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами
- •2. Сбросные воды от обмывки регенеративных воздухоподогревателей (рвп) и конвективных поверхностей котлоагрегатов (мазутные тэс).
- •3. Сбросные воды от водоподготовительных установок.
- •5. Воды от химических очисток теплосилового оборудования.
- •6. Воды консервации теплосилового оборудования.
- •7. Воды, сбрасываемые системами гидрозолошлакоудаления (только тэс на твердом топливе).
- •Бессточный режим работы тэс, аэс
- •Защита во от теплового загрязнения
- •Основные балансовые уравнения охлаждения циркводой конденсаторов
- •Требования к ограничению тепловых загрязнений
- •Лекция 13. Технологии очистки газообразных радиоактивных отходов аэс
- •Очистка технологических газов
- •Очистка вентвоздуха
- •Парогазоаэрозольный фильтр защитных контейнментов аэс с ввэр. Обеспечение целостности защитной оболочки.
- •Дезактивация оборудования на аэс.
- •Дезактивация оборудования от тро.
- •Дезактивация жро
- •Лекция 14. Обращение с отходами аэс. Снижение объема отходов
- •Снижение загрязняющих сбросов и отходов аэс
- •Порядок определения нормативов плат за выбросы аэс
- •Радиационные характеристики сжигания каменного угля
- •Лекция 15. Воздействие топливного цикла аэс на окружающую среду
- •Топливный цикл
- •Получение концентратов чистых соединений и преобразование урана
- •Обогащение урана
- •Анализ безопасности захоронений ядерный отходов
- •Переработка отвс на основе uo2для замкнутого топливного цикла
- •Радон и меры защиты.
- •Лекция 16. Приоритеты в области природоохранных технологий в энергетике
- •Лекция 17. Основы экологической политики в России сегодня и на перспективу до 2020–2030г.
- •Совершенствование электрофильтров и золоудаления
- •Сероочистка дымовых газов
- •Денитрация дымовых газов
- •Ограничение выбросов co2
- •Снижение объема сточных вод
- •Оценка рисков загрязнения окружающей среды
- •СпиСок Литературы
- •Приложение 1. Основные радионуклиды (радиоактивные изотопы) основных элементов
- •Приложение 2. Меры жидких и сыпучих тел.
- •Приложение 3 Терминология.
- •Приложение 4. Средние показатели выбросов и сбросов для аэс с ввэр 1000.
Аэродинамика потока в электрофильтре
Степень равномерности скоростей потока газов в электрофильтре влияет на степень улавливания золы.
Также важна равномерность электростатических полей и снижение потоков газов в зоне ослабленных полей и через неактивные и бункерные зоны.
Обслуживание электрофильтра, его задачи
Основные задачи обслуживания заключаются в поддержании:
чистоты электродов и их центровки;
оптимальных значений напряжения в каждом поле;
исправности газораспределительных устройств;
оптимального режима встряхивания и удаления золы;
проектных параметров пылегазового потока и герметичности тракта.
Необходимы также:
периодический ремонт, осмотр, очистка;
соблюдение норм охраны труда (заземление коронирующих систем и отключение участка перед осмотром);
экспресс-метод (1 раз в год) контроля степени очистки дымовых газов (массовый расход золы в очищенных дымовых газах замеряют пылезаборными трубками, а расход на входе – по обратному балансу).
В таблице 9.3 приведены нормативы выброса золы современными котельными агрегатами.
Таблица 9.3
Нормативы выбросов в атмосферу твердых частиц котельных установок для твердого топлива всех видов ГОСТ-Р-50831-95
Тепловая мощность котлов Q, МВт (паропроизводительность D, т/ч) |
Приведенное содержание золы Апр, % кг/МДж |
Ввод котельных установок на ТЭС до 31.12.2000г. |
Ввод котельных установок на ТЭС с 01.01.2001г. | ||||
Массовый выброс твердых частиц на единицу тепловой энергии, г/МДж |
Массовый выброс твердых частиц, кг/т у.т. |
Массовая* концентрация частиц в дымовых газах при α=1,4, мг/м3 |
Массовый выброс твердых частиц на единицу тепловой энергии, г/МДж |
Массовый выброс твердых частиц, кг/т у.т |
Массовая* концентрация частиц в дымовых газах при α=1,4, мг/м3 | ||
До 299 (до 420) |
Менее 0,6 0,6–2,5 Более 2,5 |
0,06 0,06–0,20 0,20 |
1,76 1,76–5,86 5,86 |
150 150–500 500 |
0,06 0,06–0,10 0,10 |
1,76 1,76–2,93 2,93 |
150 150–250 250 |
300 и более (420 и более) |
Менее 0,6 0,6–2,5 Более 2,5 |
0,04 0,04–0,16 0,16 |
1,18 1,18–4,70 4,70 |
100 100–400 400 |
0,02 0,02–0,06 0,06 |
0,59 0,59–1,76 1,78 |
50 50–150 150 |
* При нормальных условиях (температура 0 °С, давление 101,3 кПа), рассчитанная на сухие газы.
Лекция 10. Дымовые и вентиляционные трубы
Условно можно выделить следующие виды расчетов труб: экологический, аэродинамический, тепловой, прочностной.
Основная задача труб – рассеивание содержащихся в дымовых газах ТЭС (или технологическом и вентилируемом воздухе АЭС) токсичных веществ (радиоактивных веществ – аэрозолей, инертных газов и др.) до безопасных концентраций на приземном уровне дыхания. Такие концентрации для наиболее важных ингредиентов нормируются.
Для некоторых веществ ПДК – предельно-допустимые концентрации в атмосферном воздухе населенных мест приведены в таблице 10.1.
Таблица 10.1
Предельно допустимые концентрации важнейших токсинов в дымовых газах
Загрязняющие вещества |
Концентрация, мг/м3 | |
Максимально разовая* |
Среднесуточная** | |
Пыль нетоксичная |
0,5 |
0,15 |
Сернистый ангидрид |
0,5 |
0,05 |
Двуокись азота |
0,085 |
0,085 |
Окись углерода |
3,0 |
1,0 |
* Максимально разовая – отобрана в течение 20 мин
**Среднесуточная – за сутки
Рассеивание – процесс, не защищающий окружающую среду, а лишь разбавляющий вредности, содержащиеся в факелах выбросов ТЭС и АЭС до относительно безопасного уровня. Частный показатель экологической безопасности – ПДК на уровне дыхания определяется на расстоянии по наиболее вероятному направлению от устья трубы, обеспечивающем max значение ПДК на высоте 170 см. За это расстояние обычно принимают 20 Hтр, где Hтр – высота трубы.
Процесс рассеивания вызывает постепенное исчерпание самокомпенсирующей способности атмосферного воздуха окружающей среды (ОС) и не является экологически самодостаточным.
Перед рассеянием должны быть приняты все меры для очистки газов от твердых золовых частиц и окислов серы и азота, а также для подавления образования в процессе горения других вредных веществ.
Экологическому расчету предшествует расчет выбросов по основным ингредиентам, после чего принимается конструктивное решение по дымовой трубе. Алгоритм расчета ингредиентов выбрасываемых через дымовые трубы приведен ниже.
Расчет минимально необходимой высоты дымовой трубы ведется по формуле:
, (10.1)
где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях, определяющий характер вертикального и горизонтального рассеяния А=200 (Поволжье), А=240–120;
М – суммарные выбросы, г/с;
F – коэффициент седиментации (осаждения) в атмосферном воздухе: F=1 (для газообразных примесей), F=2 (пыль со степенью улова > 90%), F=2,5 (улов менее 90%);
ΔT = Tгаз –Tвозд, °С (– средняя температура трех дней самого жаркого летнего месяца в);
V – объем дымовых газов на ТЭС, технологических газов и вентилируемого воздуха на АЭС, м3;
N – число одинаковых дымовых труб (вентруб на АЭС);
Коэффициент n рассчитывается в зависимости от средней скорости газов υm в трубе.
Сначала считается комплекс , если υm0,3, тоn=3;
Если υm<0,5, n=4,4; если υm2,n=1.
При значении 0,5 υm2,,
если 0,3 υm2,.
Для сернистого ангидрита и диоксида азота учитывается их совместное воздействие в атмосфере (синергизм воздействия не учитывается)
, (10.2)
.
Оцениваются фоновые значения концентрации загрязнений Сф, например, при отсутствии точных данных можно принимать: пыль – 0,2 мг/м3; сернистый ангидрид – 0,1 мг/м3; диоксид азота – 0,03 мг/м3; оксид углерода – 1,5 мг/м3.
Максимальная приземная концентрация при неблагоприятных метеоусловиях достигается на оси дымового облака по ветру на расстоянии Xm=dH:
при υm2,;
υm >2, .
Опасная скорость ветра на уровне флюгера (10 метров над уровнем земли), при которой имеет место max концентрации (приземной) в атмосфере воздуха:
при υm0,5,Vmax = 0,5 м/с;
при 0,5 υm2,Vmax = υm;
при υm > 2, Vmax = υm·(1+0,12)·.
Величина m определяется по формуле:
, где .
где ω0 – скорость газов в устье дымовой трубы м/с;
D0 – диаметр устья, м
При выбросе SO2 и NO2 учитываются выбросы обоих ингредиентов выражением .
Высота дымовой трубы должна быть согласована со скоростью газов в устье (табл. 10.2).
Таблица 10.2
h, м |
120 |
150 |
120 |
240 |
330 |
ω0, м/с |
15-25 |
20-30 |
25-35 |
30-40 |
35-45 |
Основные элементы труб и их задачи представлены в табл. 10.3.
Таблица 10.3
Некоторые распространенные конструкции дымовых труб
Элемент |
Задачи |
Газоотводящий ствол |
Противостояние воздействию температур и напряжений, а также коррозии от воздействия агрессивных веществ в дымовых газах |
Оболочка дымовых труб |
Обеспечивает высокую прочность, как строительной высотной конструкции под ветровой нагрузкой, собственным весом, под воздействием сейсмических и метеорологических факторов |
Фундамент |
Опора конструкции |
Разновидности оболочек труб
I. Оболочка – ствол (неремонтируемая, необслуживаемая) |
а) с кирпичной прижимной футеровкой; б) с монолитной футеровкой; в) с противодавлением в непроходном зазоре |
II. Отдельный от оболочки ствол с проходным зазором |
а) вентилируемый зазор б) невентилируемый |