- •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
где СN* Ох , СNОх - приведенная и действительная концентрация оксидов азота; О2ф - фактическое содержание кислорода в продуктах сгорания ГТУ.
2.1.9. Расчет выбросов оксида углерода и несгоревших углеводородов от газотурбинных установок
Суммарные количества оксида углерода и несгоревших углеводородов в пересчете на метан ( М СО и М СН4 ) в граммах в секунду, выбрасываемых в
атмосферу с отработавшими газами газотурбинных установок (ГТУ), вычисляют по формулам
МСО = IСО В,
|
М СН |
4 |
IСН |
В , |
|
|
|
4 |
|
где В – расход топлива в камеру сгорания, кг/с; |
||||
IСО , IСН |
- удельный выброс СО и СН4 вычисляют по формулам |
|||
|
4 |
|
|
|
IСО аСО q3nСО ,
IСН4 аСН4 q3nСН 4 ,
где q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;
аСО , аСН4 , nСО , nСН4 - коэффициенты, определяемые видом сжигаемого топлива (табл.2.10).
|
|
|
|
|
Таблица 2.10. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значения коэффициентов |
|
|
|
||
Вид топлива |
аСО |
аСН |
4 |
nСО |
nСН |
4 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
Природный газ |
22,8 |
5,01 |
0,6 |
1,2 |
|
|
|
Дизельное и газотурбинное топливо |
30,8 |
2,5 |
|
1,0 |
1,0 |
|
|
Значения q3 принимаются по эксплуатационным данным. При отсутствии этих данных значения q3 принимают:
0,1-0,5 % - для рабочих режимов; 1,0-3,0 % - для переменных нагрузок и особенно на холостом ходу;
3,0-5,0 % - для камер сгорания с конструктивными изменениями, направленными на снижение на рабочих режимах концентрации оксидов азота (увеличение коэффициента избытка первичного воздуха до к = 1,8- 2,2 интенсификация процесса выгорания путем применения многогорелочных устройств микрофакельного сжигания).
295
2.2. Определение минимальной высоты источников выброса
При определении минимальной высоты источников выброса и установлении предельно допустимых выбросов концентрация каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы с не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации данного вещества
ватмосферном воздухе (ПДК), утвержденной Минздравом:
с≤ ПДК
При наличии в атмосфере нескольких (n) вредных веществ, обладающих суммацией действия, их безразмерная суммарная концентрация q не должна превышать единицы:
q ≤ 1.
Для веществ, для которых установлены только среднесуточные предельно
допустимые концентраци (ПДК ) , используется приближенное соотношение
между максимальными значениями разовых и среднегодовых концентраций и требуется, чтобы
0,1 с ≤ ПДК
При отсутствии нормативов ПДК вместо них используются значения ориентировочно безопасных уровней загрязнения воздуха (ОБУВ) в порядке, установленном Минздравом. Нормы концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе для растительности и животного мира, утвержденные в установленном порядке, принимаются при расчетах только в случаях, когда они являются более жесткими, чем утвержденные ПДК.
При наличии фонового загрязнения атмосферы в приведенных выше соотношениях вместо с следует принимать с+сф, где сф – фоновая концентрация вредного вещества. Для веществ, обладающих суммацией вредного действия, учет фоновых концентраций производится согласно положениям раздела 6.4.
Для зон санитарной охраны курортов, мест размещения крупных санаториев и домов отдыха, зон отдыха городов, а также для других территорий с повышенными требованиями к охране атмосферного воздуха следует ПДК заменить на 0,8 ПДК.
Минимальная высота одиночного источика выброса (трубы) Н (м). если установлены значения М (г/с), ωо (м/с), V1 (м3/с), D (м), в случае t ≈ 0 определяется по формуле
|
АМFD |
|
3 / 4 |
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
||
8V1 |
(ПДК cф ) |
|
||
296
Если вычисленному значению Н соответствует значение м' 2, то
указанное значение Н является окончательным (Wт - 1,3 Wо D ) .
H
Если м' < 2, то необходимо при найденном значении Н=Н1 определить
величину n=ni по формулам (раздела 6.2) и последовательными
приближениями найти Н=Н2 по Нi и ni, ..., Н = Нi+1 по Нi и ni c помощью формулы
Hi 1 Нi ( ni )3 / 4 ,
ni 1
где ni и ni-1 - значения безразмерного коэффициента n, определенного соответственно по значениям Нi и Нi-1.
Уточнение значения Н необходимо производить до тех пор, пока два последовательно найденных значения Нi и Нi-1 практически не будут отличаться друг от друга (с точностью до 1 м).
При t > 0 значение Н сначала рассчитывается также как и в предыду-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10D |
|
щем случае. Если при этом найденное значение Н ≤ wо |
|
, то оно является |
||||||||
t |
||||||||||
окончательным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если найденное значение Н > wо |
10D |
, то предварительное значение |
||||||||
|
|
|||||||||
|
t |
|||||||||
минимальной высоты выбросов (трубы) определяется по формуле |
||||||||||
H |
|
AMF |
|
|
|
. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(ПДК сф ) |
3 |
N |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Vi |
t |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
По найденному таким образом значению Н=Н1 определяются значения f, υм,м' , fе и устанавливаются в первом приближении коэффициенты m=mi и n=ni. Если mi ni ≠ 1, то по mi и ni определяется второе приближение Н=Н2 по формуле mi ni . В общем случае (i +1)-е приближение Нi+1 определяется по
Hi 1 Нi |
mi ni |
, |
|
mi 1 ni 1 |
|||
|
|
где mi , ni – соответствуют Нi, а mi-1, ni-1 – Hi-1. Если из источника выбрасывается несколько различных вредных веществ, то за высоту выброса должно приниматься наибольшее из значений Н, которые определены для каждого вещества в отдельности и для групп веществ с суммирующимся вредным действием. В частности, если при отсутствии фона из трубы выбрасываются два вредных вещества, для первого из которых значения М и F соответственно
равны Мi и Fi , а для второго – М2 и F2, то значение Н при FiMi > F2M2 определяется по выбросу первого вредноо вещества, а при FiMi < F2M2 – по
выбросу второго вредного вещества.
297
При разработке мероприятий по сокращению выбросов, проектировании, строительстве и реконструкции предприятий следует предусматривать централизацию выбросов вредных веществ путем максимального сокращения числа труб, вентиляционных шахт, дефлекторов, аэрационных фонарей и др.
Увеличение высоты трубы для обеспечения рассеивания с целью соблюдения ПДК в приземном слое атмосферы допускается только после полного использования всех доступных на современном уровне технических средств по сокращению выбросов (в том числе неорганизованных выбросов). При этом использование на энергетических объектах труб высотой более 250 м, а на других производствах – более 200 м допускается только по согласованию с органами Госкомгидромета и Минздрава при наличии технико-экономического обоснования необходимости их сооружения и расчетов загрязнения воздуха в зонах влияния сооружаемых объектов.
Расчет высоты многоствольной дымовой трубы аналогичен одноствольной с учетом поправочного коэффициента п. В этом случае
Н п |
АМF |
|
|
, м, |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
(ПДК Сф )3 |
N |
|
||
|
|
t |
|||
|
Vi |
||||
где п – поправочный коэффициент для расчета многоствольных труб, зависящий от числа стволов в трубе n, отношения расстояния между ближайшими стволами на выходе t к диаметру ствола dо на выходе и угла наклона выходного участка ствола к вертикальной оси . Для одноствольных труб коэффициент п = 1,0, а для многоствольных его значения определяются по табл. 2.11.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.11. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Трехствольная дымовая труба |
|
|
Четырехствольная дымовая труба (п = 4) |
|||||||
|
|
|
(п = 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t/dо |
|
|
|
|
|
|
|
не более |
|
|
|
не более |
|
|
|
|
|||
|
1,2 |
|
1,5 |
|
1,8 |
1,3 |
|
1,6 |
2,0 |
|
2,6 |
|
0о |
|
|
1,12 |
|
1,14 |
1,0 |
|
1,04 |
1,10 |
|
1,16 |
|
8о |
1,02 |
|
1,13 |
|
1,20 |
1,0 |
|
1,00 |
1,04 |
|
|
|
16о |
|
|
|
|
|
1,0 |
|
1,02 |
1,04 |
|
1,10 |
|
298
