Экологические аспекты энергетики атмосферный воздух

ного вещества, а при FM. < F^M^ — по выбросу второго вредного вещества.

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). При этом использование на энергетических объектах труб высотой более 250 м, а па 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 г^. В этом случае

AMFr\

( П Д К - С ф ) ^ '

где г^ — поправочный коэффициент для расчета многоствольных труб, зависящий от числа стволов в трубе п, отношения расстояния между ближайшими стволами на выходе t к диаметру ствола d^ на выходе и угла наклона выходного участка ствола к вертикальной оси а. Для одгюствольных труб коэффициент г^ = 1,0, а для многоствольных его значения определяются по табл. 6.1.

Таблица 6.1

6.7.ТИПЫ ДЫМОВЫХ ТРУБ

Ды м о в ы е трубы на ТЭС в настоящее время используются преиму-

ественно для рассеивания в атмосферном воздухе загрязняющих веществ содержащихся в отводимых газах, до приемлемого уровня кон- ц е н т р а ц и й по санитарно-гигиеническим условиям. На котельных, особенно с водогрейными котлами, дымовые трубы выполняют роль газоотводящих устройств за счет самотяги.

Основным требованием, предъявляемым к дымовым трубам, является высокая надежность их эксплуатации. Труба в течение всего срока эксплуатации (30-50 лет) должна обеспечить ее работу без проведения ремонта. Однако опыт эксплуатации ряда труб показал, что это условие не всегда выдерживается. В зависимости от ус:ювий эксплуатации уже через 5-15 лет может потребоваться ремонт железобетонной дымовой трубы в основном из-за коррозии газоотводящих стволов.

Для обеспечения наилучщего рассеивания загрязняющих веществ с учетом экономических соображений необходимо иметь минимальное количество дымовых труб. На конденсационных электростанциях обычно устанавливают две одноствольные трубы, на ТЭЦ — одну (в некоторых случаях две многоствольные). На одну трубу ГРЭС рекомендуется 1юдключать число газоотводящих трактов котлов энергоблоков согласно табл. 6.2.

Учитывая особенности ТЭЦ (разнотипное котельное оборудование, более высокие требования к надежности дымовых труб по условиям отпуска теплоты потребителям, значительный фон загрязнений, возможность ремонта и т. д.), желательно устанавливать многоствольные тру-

бы. в табл. 6.3 приведены рекомендации по подключению котлов к од. ному стволу многоствольной дымовой трубы. Если по каким-либо причинам строительство многоствольной дымовой трубы невозможно, то на ТЭЦ должно устанавливаться не менее двух одноствольных труб.

Установка многоствольных труб на ГРЭС дает наибольший экономический эффект при большой высоте. При применении многоствольной конструкции на КЭС в большинстве случаев можно ограничиться одной многоствольной трубой. Для блоков мощностью 300 МВт предпочтительно на один ствол присоединять два блока, для энергоблоков 500 МВт — один-два блока и, начиная с 800 МВт, по одному блоку на ствол.

Опыт эксплуатации труб позволяет оценить достоинства и недостатки различных их конструкций, классифицировать повреждения и причины их возникновения, сформулировать основные правила эксплуатации.

Повреждение и разрушение конструкций дымовых труб происходит в основном в результате:

-стихийного бедствия или аварии (землетрясения, бури, ударов молнии, взрыва газовой смеси при неполном сгорании топлива

— «хлопка», возгорания золовых отложений и др.);

-неблагоприятного длительного воздействия окружающей и технологической сред.

Причины последнего вида вызывают наибольшее число повреждений дымовых труб. Их полностью исключить невозможно, однако снизить разрушающее влияние и обеспечить долговечность труб можно путем соблюдения правил эксплуатации.

Степень повреждаемости конструкций дымовых труб зависит от оатурьь влажности и агрессивности отводимых газов, а также от ^^хнологических режимов эксплуатации. С повышением тсмперату- ^ и понижением влажности отводимых газов, уменьшением числа остановов и повторных разогревов труб долговечность несущего ствола

и его футеровки повышается.

Кирпичные и армокирпичные трубы при соблюдении требований э к с п л у а т а ц и и являются наиболее долговечными. Срок их службы может достигать 70-100 лет. Кирпичные трубы используются для отвода дымовых газов различной степени агрессивности в широком диапазоне температур.

Наиболее повреждаемыми элементами конструкций кирпичных труб являются:

-оголовки труб — от воздействия атмосферных осадков и отводимых агрессивных газов:

-металлические конструкции кирпичной трубы (стяжные кольца, конструкции ходовой лестницы, светофорных площадок, молниезащиты) — в результате коррозии и усталостного разрушения металла;

-кирпичная футеровка труб — вследствие температурных деформаций материалов, взрыва газовой смеси в трубе («хлопка»), разрушения кирпича и раствора от агрессивного воздействия отводимых газов, их абразивного износа твердыми частицами золы и др.;

-ствол — от действия температурных усилий при перепаде температур по толщине, взрыва газовой смеси («хлопка»), ударов молнии, в результате локальных разрушений кирпича пониженной прочности и морозостойкости, а также вследствие неравномерных осадок оснований под фундаментом трубы, одностороннего увлажнения наружной поверхности выбросами пара, воды и др.

Основное достоинство кирпичных труб в стадии эксплуатации — сравнительная простота их ремонта, не требующая специальных приспособлений и строительных механизмов. Основные недостатки — высокая трудоемкость возведения, ограниченность высоты (не более 120 м), необходимость регулярной подтяжки стяжных колец.

Типоразмеры кирпичных труб приведены в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Унифицированный ряд типоразмеров кирпичных дымовых труб

Железобетонные дымовые трубы получили наибольшее применение и используются для удаления слабо-, средне- и сильноагрессивных газов. При правильной эксплуатации срок службы железобетонных дымовых труб — не менее 50 лет.

Повреждения кирпичной футеровки и конструкций металлической гарнитуры железобетонных дымовых труб аналогичны повреждениям в кирпичных трубах. Характер повреждений несущих и газоотводящих стволов дымовых труб зависит от типа конструктивного решения трубы.

В зависимости от степени агрессивности удаляемых газов применяются трубы следующих конструкций:

а) железобетонный несущий ствол с противокоррозионным защитным покрытием и кирпичной футеровкой на консолях;

б) железобетонный ствол с кирпичной футеровкой и противодавлением в зазоре между ними;

в) железобетонный несущий ствол с одним или несколькими газоотводящими стволами из металла, керамики или конструкционных пластмасс — конструкция типа «труба в трубе»;

г) ж е л е з о б е т о н н ы й ствол с монолитной футеровкой из легкого

бетона.

Же лезобето нные трубы с противокоррозионной защитой ствола и пичной футеровкой на консолях являются наиболее ранним конст- ктивным решением железобетонных труб и, как показывает опыт их эксплуатации, имеют ряд серьезных недостатков: высокую трудо- емкость футеровочных работ, газопроницаемость футеровки, недостаточную долговечность антикоррозийных покрытий, низкую плотность бетона в рабочих швах ствола. Следствием названных недостатков является образование агрессивного конденсата на внутренней поверхности железобетонного ствола, скапливание его на консолях и фильтрация к наружной поверхности ствола преимущественно по рабочим

швам бетонирования с коррозией бетона и арматуры.

Основное условие долговечности и надежной работы таких труб — строгое соблюдение проектного температурного режима эксплуатации, при котором температура на внутренней поверхности ствола по всей высоте трубы должна быть не ниже температуры конденсации водяных паров (температура точки росы), а при отводе продуктов сгорания сернистых топлив — не ниже температуры насыщения паров серной кислоты в дымовых газах.

Железобетонные трубы с противодавлением воздушного потока в зазоре между стволами и кирпичной футеровкой характеризуются высокой долговечностью основных конструкций при эксплуатации в тяжелых нестационарных температурно-влажностных ycJювияx. Как наиболее предпочтительная рекомендуется коне i рукция железобетонных дымовых труб с противодавлением в естественно вeнтилиpye^юм канале при закрытых окнах.

Железобетонные дымовые трубы с газоотводящими стволами из металла характеризуются высокой надежностью в работе. Перспективны дымовые трубы с газоотводящими стволами из конструкционных пластмасс, стеклопластика и т. п.

Скорость коррозии углеродистой и низкоуглеродистой стали у оголовка трубы составляет около 0,14-0,17 мм/год, на остальной части ствола— 0,05-0,18 мм/год. Обязательной является теплоизоляция оголовка, поскольку скорость коррозии металла в нетеплоизолированном оголовке может в 4-6 раз превышать скорость коррозии стали в теплоизолированном.

Наиболее уязвимыми конструкциями металлических труб являются кожух трубы, опорные кольца под футеровку и растяжки вследтвие коррозии металла, усталостного разрушения сварных швов и прилегающего к ним металла.

П о в р е ж д е н и я футеровки и вспомогательных металлоконструкций металлических дымовых труб аналогичны повреждениям в кирпичных трубах.

Основные достоинства металлических дымовых труб — возможность возводить высотой до 200 м, малая масса, сравнительно низкая трудоемкость возведения, малые размеры фундаментов, что позволяет размещать их на площадках ограниченных размеров.

Основные недостатки металлических дымовых труб — относительно малый срок их службы, необходимость тщательного ухода в процессе эксплуатации, сложность ремонта кожуха и замены растяжек. Унифицированный ряд некоторых типоразмеров металлических труб приведен в табл. 6.6.

Пример выбора дымовой трубы (упрощенный вариант) приведен применительно к ТЭЦ высокого давления, в составе которой: шесть котлов паропроизводительпостью по 420 т/ч БКЗ-420-140 ПТ-2, две турбины типа ПТ-135/165-130/15, одна турбина Т-175-210-130 и пять пиковых водогрейных котлов КВ-ТК-100. Климатические условия района строительства ТЭЦ условно принимаются по т. Барнаулу (t^ = -39° С). Все расчеты, обосновывающие выбор вспомогательного оборудования, выполняются в объеме, соответствующем техническому проекту ТЭЦ.

объем газов, выходящих из дымовой трубы при температуре 150° С

= 25,6• 10^(0,0597 + 0,0024) -0,06 = 95,4 г/с. Суммарный выброс золы из дымовой трубы

ЕМз= 106+ 95,4 = 201,4 г/с.

Суммарный выброс SO^ энергетическими и водогрейными котлами определяем по формуле