Экологические аспекты энергетики атмосферный воздух
.pdfС = аКК |
, |
т |
р ' |
где а — коэффициент, зависящий от вида топлива. Для высокофорсированиых камер сгорання; а = 1,8 — при сжигании природного газа и 2,4 — газотурбинного и дизельного топлива. Для микрофакельных камер сгорания: а = 6,2 — для природного газа и 7,7 — для жидких гонлив;
К^ — коэффициент, учитывающий влияние температуры газов перед турбиной Т^ на образование NO^.
Для высокофорсированных камер сгорания указанная зависимость применима для режимов, близких к рабочему, а для микрофакельных — в широком диапазоне изменения режимных параметров а^, = 3-8, ТВОШ.' =200-350° С.
Зависимости от Т^ для камер сгорания обоих типов представлены на рис. 4.4, 4.5;
К^ — коэффициент, учитывающий зависимость концентрации NO^ от давления в камере сгорания,
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
т,-^ к |
527 |
627 |
727 |
827 |
927 |
1027 |
1127 |
'С |
|
Рис. 4.4. Зависимость коэффициента К от температуры для высокофорсированных камер сгорания
'6 р , . - 0 , 7 7 '
где р^ — давление в камере сгорания.
Эффективным способом снижения концентрации оксидов азота в уходящих газах энергетических ГТУ без коренного изменения конструкции камеры сгорания является впрыск воды или ввод пара в зону горения.
т„, к
527 |
627 |
727 |
827 |
927 |
1027 |
112/ |
Рис. 4.5. Зависимость коэффициента К^ от те.мнературы для микрофакельных камер сгорания
Снижение концент- |
К,. |
|
|
|
|
|
|
|
рации оксидов азота при |
4,5 |
|
1 |
|
|
|
|
|
4 |
|
1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
подаче влаги в зону горе- |
3.5 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||
ния можно оценить сле- |
|
|
|
|
|
|
||
2,5 |
|
|
|
|
|
|
||
д у ю щ е й зависимостью: |
2 |
1 |
|
|
|
|
• |
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
1 |
|
i |
:i |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сч/О |
|
0,5 |
i |
i |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к,:. |
|
О |
! |
1 i |
( |
1 |
i |
; |
где Cno, ' ^N0, |
кон- |
|
Рис. 4.6. Завистюсть |
коэффициента |
К^^^ от |
|||
|
|
|||||||
цснтрация окси- |
|
|||||||
относительного |
расхода |
влаги |
(пара |
или |
воды) |
|||
дов азота соответ- |
|
в ка.меру |
сгорания |
|
|
|||
ст венно при подаче влаги и без нее;
К — коэффициент, учитывающий влияние расхода влаги, опрсдс]]ястся по рис. 4.6 в зависимости от отноп]еиия количества ВВ07ДИМ0Й влаги к расходу топлива В.
Для сравнения концентрации N0^. в продуктах сгорания различных ГТУ по дсйсгвующим отечественным и зарубежным нормативно-тех- ническим документам концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания ГТУ приводят к содержанию кислорода О, = 15,0% по формуле
|
20,9-15,0 |
|
2 0 , 9 - O t ' |
где Q o |
, Q o — приведенная и действительная концентрация окси- |
дов азота; |
|
Ot |
- фактическое содержание кислорода в продуктах сгорания ГТУ. |
4.9.РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОКСИДА УГЛЕРОДА
ИНЕСГОРЕВШИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ОТ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
Суммарное количество оксида углерода и нссгоревших углеводородов в пересчете на метан М^^ и М^,, , г/с, выбрасываемых в атмосферу с отработавшими газами газотурбинных установок (ГТУ), вычисляют по формулам:
где В — |
расход топлива в камеру сгорания, кг/с; |
|
-^со' |
— удельные выбросы СО и СН^, |
|
|
^со ~ ^со |
Яг> |
|
т _ |
"си, |
где q^ — потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;
«СО' ^сн,' "со' "сн, — коэффициенты, определяемые видом сжигаемого топлива (табл. 4.10).
|
|
|
|
Таблица 4.10 |
|
Вид топлива |
|
Значения |
коэффициентов |
|
|
^со |
«сн, |
"со |
«си, |
||
|
|||||
Природный газ |
22,8 |
5,01 |
0,6 |
1,2 |
|
Дизельное и газотур- |
|
|
|
|
|
бинное топливо |
30,8 |
2,5 |
1,0 |
1,0 |
Значения q^ принимаются по эксплуатационным данным. При их отсутствии q^ 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 а^ = 1,8-2,2, интенсификация процесса выгорания путем применения многогорел очных устройств микрофакельного сжигания).
4.10. РАСЧЕТ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерение концентрации вредных ингредиентов в дымовых газах следует проводить по методикам, принятым в теплоэнергетике.
Выброс вредного вещества, т/год, г/с, ..., определяется по формуле
•jKcn Средняя концентрация ингредиенга в рассма1риваемом се-
^^j^jHUH газохода, г/м^, при нормальных условиях;
^объем сухих дымовых газов в рассматриваемом сечении, м^/кг,
"при нормальных условиях
где |
у1) у« — соответственно теоретический объем продуктов сгора- |
|||
|
' |
ния и теоретически необходимый объем воздуха на горение при |
||
|
|
нормальных условиях; |
|
|
|
Q, |
коэффициент избытка воздуха в дымовых газах в рассматри- |
||
|
|
ваемом сечении, который находят по формуле |
||
|
|
а = |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - 3 , |
7 6 |
— — • |
|
|
1 |
0 |
0 + |
где О , ЛО, — соответственно содержание в дымовых газах в рассматриваемом сечении кислорода и трехатомных продуктов сгорания, %.
Коэффициент избытка воздуха может быть также определен по показанию кислородомера, являющегося одним из основных приборов контроля за процессом горения топлива на ТЭС, газоанализатора типа Орса, ВТИ-2 или другого прибора из выражения
а = -21-0,
При определении выброса вредного ингредиента с дымовыми газами за более длительный промежуток времени следует брать расход топлива за указанный промежуток времени и среднюю за этот период концентрацию вредного вещества в газах.
Усреднение концентраций за рассматриваемый период производится по формуле
С = с , д + а д + ... + с„д.
++ ... + S,,
^Д® С|, С,, С^ — концентрация вредного вещества в характерные периоды нагрузки, г/м';
В,, В,, ...,В„ — р а с - ходы условного топлива, т, за характерные периоды нагрузки, которым соответствуют.
При определении выбросов вредных веществ от ГТУ путем измерения их концентраций в дымовых газах коэффициент избытка воздуха рекомендуется
определять следующим образом: по штатным замерам температуры газов за турбиной, температуры воздуха за компрессором, давления за компрессором (до турбины) и имеющимся на ТЭС графическим зависимостям рассчитывают температуру газов до турбины t^^ и величину перепада температур в камере сгорания
Dt =t |
-t. |
КС |
г.т. е |
По этому значению на основании зависимости, приведенной на рис. 4.7, находится величина коэффициента избытка воздуха до тур-з
бины а об..т .
Поскольку часть воздуха (5-10% от в зависимости от тина ГТУ) идет на охлаждение турбины, минуя тракт камеры, то коэффициент
избытка воздуха в отработавших газах определяется
1
« о б = « о б . , .
1 - J
где g^^^— относительный расход воздуха на охлаждение турбины.
Порядок расчета валовых выбросов оксидов азота
Выброс оксидов азота от каждого котла . г/с, при номиналь- ной нагрузке с учетом структуры сжигаемого топлива определяется по формуле
М -
^ |
rr . удельный выход оксидов азота при номинальной нагрузке |
||
где |
•'^иом |
^ |
, |
|
( н е з а в и с и м о от вида сжигаемого топлива), кг/т у. т., определя- |
||
|
ют по формуле |
|
|
|
fC = f f |
ОЖС" |
|
|
|
^кcll |
|
где к. . •— удельный выход оксидов азота при режимных условиях
|
проведения эксперимента, кг/т у. т., |
|
. . зкси тт-ЭКСИ |
где |
— замеренная во время эксперимента концентрация окси- |
|
дов азота (суммы N 0 и N0^) в пересчете на N0^, г/м\ при нор- |
|
мальных условиях; |
^uoit' ^жт — рзсход топлива на котел при номинальной нагрузке и во время эксперимента, т у. т./ч;
-^ном' -^эксп — паропроизводительность котла, т/ч, номинальная и
во время проведения замера; |
|
||
Рр |
— коэффициент, учитывающий влияние на выход окси- |
||
дов азота качества сжигаемого топлива, при условиях расчета |
|||
и во время замера; |
|
||
|
— объем сухих дымовых газов во время замера, MVC, при |
||
нормальных условиях (коэффициент избытка воздуха в месте |
|||
замера), |
= V A ' , T ( K T — расход натурального топлива на |
||
котел во время эксперимента, кг/с, MVC). |
|||
В тех случаях, когда максимальная нагрузка котла ниже номиналь- |
|||
ной, выброс оксидов азота, г/с, вычисляют по формуле |
|||
где У]"" |
коэффициент нагрузки котла, |
||
|
|
Г)max |
/?max |
|
|
Z)иом |
впом |
^^пт |
расход топлива на котел при максимальной нагрузке |
||
т У т./ч). |
|
|
|
5.ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ВЫБРОСОВ
ИКОНТРОЛЬ ВОЗДУХООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТЭС И КОТЕЛЬНЫХ
5.1.ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
Инвентаризация выбросов представляет собой систематизацию сведений о распределении источников по территории, количеству и составу выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
Основной целью инвентаризации выбросов загрязняющих веществ является получение исходных данных для:
-оценки степени влияния выбросов загрязняющих веществ предприятия на окружающую среду (атмосферный воздух);
-установления предельно допустимых норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу как в целом по ТЭС, так и по отдельным источникам загрязнения атмосферы;
-организации контроля за соблюдением установленных норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;
-оценки состояния пылегазоочистного оборудования;
-оценки экологических характеристик используемых технологий;
-оценки эффективности использования сырьевых ресурсов и утилизации отходов;
-планирования воздухоохранных работ.
Данные о характеристиках источников выделения и загрязнения атмосферы, газоочистных и пылеулавливающих установок приводятся в бланке инвентаризации по состоянию на день ее начала, а сведения о количестве выбрасываемых и улавливаемых загрязняющих веществ, коэффициенте обеспеченности газоочисткой и затратах на нее даются за предшествующий год.
Инвентаризация должна проводиться, как правило, периодически 1П раз в пять лет. После реконструкции и изменения технологии 0 оизвоаства предприятия данные проведенной ранее инвентариза-
даГуточняЮТСЯ.
При проведении инвентаризации предприятие обязано учесть все п о с т у п и в ш и е в атмосферу загрязняющие вещества от имеющихся ста- ц и о н а р н ы х источников загрязнения (организованных и неорганизованных) и автограпепорта. Для этого должны использоваться непосред- с т в е н н ы е инструментальные замеры в соответствии с действующими с т а н д а р т а м и н рекомендованными методиками, допускается также применение расчетных отраслевых методик.
Работа по проведению инвентаризации должна включать следующие этапы:
а) гюдготовительный; б) проведение инвентаризационного обследования;
в) обработку результатов обследования и оформление выходных материалов.
На первом составляется краткая характеристика ТЭС как источника загрязнения атмосферы, балансовые схемы основных и вспомогательных производств, схемы и описания основных технологий. При этом должны определяться выделяемые загрязняющие вещества и их источники, а балансовые схемы должны составляться в соответствии с нормами технологического проектирования.
На втором обследуются источники выделения и загрязнения атмосферы, эффективности газоочистного оборудования, определяются их характеристики.
На третьем этапе систематизируются результаты, проводится их анализ, заполняются бланки формы 1-воздух, составляется перечень методик, используемых для определения концентраций, и расчетных методик определения выбросов загрязняющих веществ.
После анализа материалов инвентаризации местный орган Госкомприроды представляет ТЭС перечень загрязняющих веществ:
-подлежащих государственному учету, но которым предприятие организует первичный учет (характеристики источников, выделяющих эти вещества, заносятся в журнал первичного учета ПОД-1);
- по которым предприятие должно представлять ежегодную статотчетность по форме 2-ТП (воздух).
Материалы инвентаризации оформляются по приведенным формам и используются в дальнейшем для заполнения экологического паспорта предприятия (табл. 5.1).
5.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА
При проектировании новых ТЭС и котельных или их реконструкции составляется экологический паспорт проекта, основные разделы которого приведены ниже.
Экологический паспорт проекта
(Наименование объекта, .местонахождение)
I.Общая часть
1.1.Наименование проектной организации, ее адрес_
1.2.Заключение по проекту выдано на срок_
1.3.Стадия проектирования
1.4.Аналог проекта
1.5.Дата составления проекта
1.6. Общая сметная стоимость объекта , в том числе затраты на мероприятия по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов
1.7.Срок начала и окончания строительства
1.8.Объем выпускаемой продукции (основной)
1.9.Наименование организаций, согласовавших проект, и даты согласования
П.Данные о площадке размещения объекта
2.1.Разрешение на проведение проектных работ (кем, когда выдано)
2.2.Площадь участка, необходимая для размещения площадки под проектируемый объект, из них ЗНО;
2.3.Наличие территорий природно-заповедных зон (произрастания редких видов растений. мест обитания животных) и влияние проектируемого объекта на их экологическое состояние
|
|
Бланк инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу |
|
|
Таблица 5.1 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
Раздел I. Источники выделения загрязняющих веществ |
|
|
|
|
|||||||||||
Наименова- |
Номер |
Номер |
|
Наименова- |
Наимено- |
Время работы |
Наимено- |
Код загряз- |
Количество за- |
|||||||||
ние про- |
источника |
источни- |
ние источнивание вы- |
источника |
|
вание |
няющего |
грязняющих ве- |
||||||||||
изводства, |
загрязне- |
ка вьще- |
|
ка выделе- |
пускаемой |
выделения, ч |
загряз- |
вещества |
ществ, отходов |
|||||||||
цеха, участ- |
ния атмо- |
ления |
|
ния зафяз- |
продукции |
В |
|
За |
|
няющего |
|
|
от источника |
|||||
ка и т.п. |
сферы |
|
|
няющих |
|
|
сутки |
год |
|
вещества |
|
|
выделения, |
|||||
|
|
|
2 |
|
веществ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т/год |
|
А |
|
\ |
|
3 |
|
|
4 |
5 |
|
6 |
|
|
7 |
8 |
|
|
9 |
|
|
|
|
Раздел П. Характеристика источников загрязнения |
|
|
|
|
|||||||||||
|
Координаты источников |
Параметры |
Параметры |
газовоздушной |
Код загряз- |
Количество загряз- |
||||||||||||
|
загрязнения в заводской |
источников |
смеси на выходе источника |
няющего |
няющих веществ. |
|||||||||||||
|
системе координат, м |
загрязне)1ия |
загрязнения |
атмосферы |
вещества |
|
выбрасывае.мых |
|||||||||||
Номер |
|
|
|
|
атмосферы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в атмосферу |
|||
источника |
Точечного |
Второго |
Вы- |
Диаметр |
Ско- |
Объем- |
Темпе- |
|
|
Макси- |
Суммар- |
|||||||
загрязне- |
источника |
конца ли- |
сота, |
|
или |
рость, |
ный |
ратура, |
|
|
маль- |
ное, |
||||||
ния атмо- |
или одного |
нейного |
м |
размер |
м/с |
расход, |
|
°С |
|
|
ное, г/с |
т/год |
||||||
сферы |
конца |
источника |
|
сечения |
|
|
M"Vc |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
линейного |
|
|
|
устья,м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
источника |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X, |
У, |
X, |
У2 |
9 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
6 |
|
7 |
|
8 |
9 |
1 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|||||||
