- •Природоохранные технологии на ТЭС
- •Пояснительная записка
- •1. КУРС ЛЕКЦИЙ
- •1.1. Введение. Роль энергетики в вопросах экологии. Выбросы ТЭС и АЭС и их влияние на окружающую среду
- •1.1.1. Основные положения
- •1.1.2. Правовое и нормативное обеспечение
- •1.1.3. Термины и их определение
- •1.2. СОСТАВ И СТРУКТУРА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА. ВИДЫ ЕГО ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ
- •1.2.1. Атмосферный воздух
- •1.2.2. Классификация загрязняющих веществ (ГОСТ 17.2.1.01-76)
- •1.2.3. Характеристика основных загрязняющих веществ
- •1.3. НОРМИРОВАНИЕ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
- •1.3.1. Предельно допустимые концентрации
- •1.3.2. Предельно допустимые выбросы
- •1.4. ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ВЫБРОСОВ И КОНТРОЛЬ ВОЗДУХООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТЭС И КОТЕЛЬНЫХ
- •1.4.1. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
- •1.4.2. Экологический паспорт проекта
- •Сооружения по очистке сточных вод
- •1.4.3. Экологический паспорт действующего объекта
- •1.4.4. Ведомственный контроль воздухоохранной деятельности
- •1.4.5. Структура и рекомендации по оформлению и содержанию ведомственного проекта нормативов ПДВ для предприятий
- •утверждаю
- •Начальник местного органа
- •Регистрационный номер
- •1.5. РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИЙ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
- •1.5.1. Общие положения
- •1.5.2. Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника
- •1.5.3. Расчет загрязнения атмосферы выбросами группы источников
- •1.5.4. Расчет загрязнения атмосферы с учетом суммации вредного действия нескольких ингредиентов
- •1.5.5. Учет фоновых концентраций при расчетах загрязнения атмосферы
- •1.6. ОЦЕНКА УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
- •1.7. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ТОПЛИВ
- •1.7.1. Общая характеристика методов
- •1.7.2. Оксиды азота
- •1.7.3. Оксиды серы
- •1.7.4. Продукты химнедожога
- •1.7.5. Газоанализаторы
- •1.7.6. Подсистема "Экология" в составе задач АСУ ТП ТЭС
- •1.8. ЗОЛОУЛАВИТЕЛИ НА ТЭС
- •1.8.1. Общие сведения
- •1.8.2. Циклоны и батарейные циклоны
- •1.8.3. Жалюзийные золоуловители
- •1.8.4. Мокрые золоуловители
- •1.8.5. Электрофильтры
- •1.8.6. Кондиционирование дымовых газов перед электрофильтрами
- •1.8.7. Тканевые фильтры
- •1.8.8. Результаты эксплуатации золоуловителей
- •1.9. Выбросы оксидов азота на ТЭС. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОКСИДА АЗОТА ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ
- •1.9.1. Образование оксидов азота
- •1.9.2. Зависимость выхода оксидов азота от избытков воздуха в топочной камере
- •1.9.3. Ступенчатое сжигание топлив
- •1.9.4. Рециркуляция дымовых газов
- •1.9.5. Ввод влаги в топку и сжигание водомазутных эмульсий
- •1.10. ВЫБРОСЫ ОКСИДОВ АЗОТА НА ТЭС. ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИЯ И ДЕНИТРИФИКАЦИЯ ТОПЛИВ И ИХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
- •1.10.1. Газификация сернистых мазутов
- •1.10.2. Газификация твердых топлив
- •Рис. 10.5. БЛОК-СХЕМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ "ЭКОВУТ"
- •1.10.3. Очистка дымовых газов от оксидов серы и азота
- •1.11.2. Основные положения по проектированию систем сточных вод
- •1.11.3. Характеристики сточных вод ТЭС и методы их очистки
- •Цифровой индекс размера частиц
- •2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
- •2.1. Расчетные методики определения валовых выбросов загрязняющих веществ
- •2.1.1. Расчет выбросов твердых частиц
- •2.1.3. Расчет выбросов оксидов углерода
- •2.1.4. Расчет выбросов оксидов ванадия
- •2.1.6. Расчет выбросов бенз(а)пирена
- •2.1.7. Расчет выбросов диоксида углерода при сжигании органического топлива
- •2.1.9. Расчет выбросов оксида углерода и несгоревших углеводородов от газотурбинных установок
- •2.2. Определение минимальной высоты источников выброса
- •2.3. Типы дымовых труб
- •2.4. Пример расчета батарейного циклона
- •2.5. Пример расчета золоуловителя с трубой Вентури
- •2.6. Выбор и расчет электрофильтров
- •3. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ, ВЫНОСИМЫХ НА экзамен
- •4. Учебная ПРОГРАММА
- •ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ТЭС
- •РЕЦЕНЗЕНТЫ:
- •ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
- •Высокотемпературные бескаталитические (гомогенный) методы восстановления оксидов азота в молекулярный азот. Каталитические низкотемпературные методы восстановления NОx в N2. Назначение озонаторов. Технико-экономические показатели работы De-NОх.
- •Основная ЛИТЕРАТУРА
2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
2.1. Расчетные методики определения валовых выбросов загрязняющих веществ
При определении валовых выбросов вредных веществ значения величин, входящих в расчетные формулы, следует принимать по фактическим средним показателям за год.
Проводя расчет максимальных выбросов вредных веществ, значение расхода топлива (г/с) берется, исходя из наибольшей электрической и тепловой нагрузки электростанции за рассматриваемый период; значения зольности и сернистости топлива – по наихудшим показателям за последние три года. Расход жидкого и твердого топлива определяется в г/с, расход газа – в дм3/с.
2.1.1. Расчет выбросов твердых частиц
Количество твердых частиц летучей золы и несгоревшего топлива (Мтв) в тоннах в год или в граммах в секунду, выбрасываемое в атмосферу с дымовыми газами, вычисляют по формуле
М тв |
В |
|
А р |
|
аун (1 з ) , |
|
100 |
Г |
|
||||
|
|
ун |
||||
где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период, т/год, г/с; Ар – зольность топлива на рабочую массу, %; аун – доля золы в уносе; з – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (принимается по данным измерений); Гун – содержание горючих в уносе, %.
При отсутствии эксплуатационных данных по содержанию горючих в уносе количество выбрасываемых твердых частиц определяют по выражению
|
|
М |
|
0,01 В(а |
|
Ар |
q ун |
|
Qнр |
)(1 |
) , |
|
|
|
тв |
ун |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
4 |
32680 |
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где q ун |
- |
потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива с уносом, %. Для |
||||||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мазутных |
котлов q ун |
может |
быть |
принято равным 0,02 %. При отсутствии |
||||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
эксплуатационных данных по q4ун при сжигании твердого топлива для приближенного расчета принимается нормативное значение q4 ; Qнр низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; 32680 – теплота сгорания углерода в кДж/кг.
Количество летучей золы Мз в т/год или г/с, входящей в суммарное количество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле
269
Мз = 0,01 В Ар аун (1 з )
Количество твердых частиц Мсг в т/год или г/с, образующихся в топке за счет мехнедожога и выбрасываемых в виде коксовых остатков (при сжигании твердого топлива) или в виде сажи (при сжигании мазута) рассчитывается по выражению
Мсг = Мтв Мз.
2.1.2. Расчет выбросов оксидов серы
Количество оксидов серы SО2 и SО3 в пересчете на SО2 в тоннах в год или в граммах в секунду, выбрасываемое в атмосферу с дымовыми газами, вычисляют по формуле
М Sо |
0,02 В S р (1 S' О |
)(1 S"О |
)(1 SсО |
|
noч |
) , |
|
||||||
2 |
2 |
2 |
2 |
|
nк |
|
|
|
|
||||
где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период, т/год, г/с; Sр – содержание серы в топливе на рабочую массу, %; SO' 2 доля оксидов серы, связываемых летучей золой
в котле; SO" 2 доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с твердыми частицами; SOс 2 - доля оксидов серы, улавливаемых в сероочистной установке; noч, nк – длительность работы сероулавливающей установки и котла.
Ориентировочно значения SO' 2 при факельном сжигании различных видов топлива
составляют: |
|
Торф |
0,15 |
Сланцы эстонские и ленинградские |
0,8 |
Сланцы других месторождений |
0,5 |
Экибастузский уголь |
0,02 |
Березовские угли Канско-Ачинского бассейна для топок: |
|
с твердым шлакоудалением при низкотемпературном сжигании |
0,5 |
с жидким шлакоудалением |
0,2 |
Другие угли Канско-Ачинского бассейна для топок: |
|
с твердым шлакоудалением при низкотемпературном сжигании |
0,2 |
с жидким шлакоудалением при высокотемпературном сжигании |
0,05 |
Угли других месторождений |
0,1 |
Мазут |
0,02 |
Природный газ |
0,0 |
Примечание. Под низкотемпературным сжиганием понимают сжигание углей с низшей теплотой сгорания менее 23050 кДж/кг в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела ниже 1500 оС. Под высокотемпературным сжиганием понимают сжигание всех углей в топках с
270
жидким шлакоудалением, а также углей с низшей теплотой сгорания равной или более 23050 кДж/кг; в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела равной или выше 1500 оС.
Рис.2.1. Зависимость степени улавливания оксидов серы в мокрых золоуловителях от приведенного серосодержания при щелочности орошаемой
воды: I – 10, II – 5, III – 0 |
мг экв |
; S n |
- приведенная сернистость топлива |
|
dм3 |
||||
|
|
|
Доля оксидов серы ( SO" 2 ), улавливаемых в сухих золоуловителях,
принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях с трубой Вентури и центробежном скрубере SO" 2 зависит от расхода и общей щелочности
орошающей воды, а также приведенной сернистости топлива (Sпр) при принятых на тепловых электростанциях удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1-0,15 дм3 воды/м3 газа (рис. 2.1).
S пр S р . Qнp
Расчетный расход топлива Вр , т/ч (тыс.м3/ч) или т/год, (тыс.м3/год) определяется по формуле
|
|
|
|
|
q |
|
|
В |
|
1 |
|
|
4 |
|
В |
р |
|
|
|||||
|
|
|
100 |
|
|
||
|
|
|
|
||||
где В - фактический расход топлива на котел, т/ч ( тыс.м3/ч), т/год, (тыс.м3/год) определяемый по показаниям прибора - расходомера топлива или по обратному тепловому балансу на основании результатов измерений выработанной тепловой энергии на котле (приборы для измерения расхода
271
топлива и выработанной тепловой энергии должны подвергаться регулярной государственной или ведомственной поверке);
q4- потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %, принимаются по эксплуатационным данным, а при их отсутствии - в соответствии с [4]. Для котлов, работающих на твердом топливе, значения q4приведены в таблице В.1., при сжигании газообразного топлива принимается q4=0, при сжигании мазута принимается q4=0,02 %.
Определение выбросов газообразных загрязняющих веществ расчетными методами
Количество серы диоксида MSO2, г/с (т/год), поступающее в атмосферный воздух с дымовыми газами при сжигании твердого, жидкого и газообразного4 топлива, определяется по формуле
|
М SO 0,02 Bр (1 ,SO2 ) (1 ,,SO2 ) (1 SO |
(1 SO |
|
n0 |
) К р |
|
|
|
|||||
|
2 |
2 |
2 |
|
nk |
|
|
|
|
|
|||
где |
Вр -то же, что и в формуле (1); |
|
|
|
|
|
|
Sr- содержание серы в топливе на рабочую массу, %; |
|||||
| , SO2 |
- доля серы оксидов, связываемых |
летучей золой в котле. Значения , SO2 |
||||
при сжигании различных видов топлива приведены в Г.1;
,, SO2 - доля серы оксидов, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с твердыми частицами. Доля серы оксидов ( ,, SO2 ), улавливаемых в сухих золоуловителях (электрофильтрах, батарейных циклонах), принимается равной нулю. В мокрых
золоуловителях эта доля зависит от расхода и общей щелочности орошающей воды, а также от приведенной сернистости топлива Spr. При характерных для эксплуатации удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1-0,15 дм3/м3, ,, SO2 определяется по рисунку Г.2;
SO2 - доля серы оксидов, улавливаемых в сероулавливающей установке;
n0 и nk- длительность работы сероулавливающей установки и котла соответственно, ч/год; Кр- коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/с равен 0,278 103 в т/год равен 1.
272
273
274
