Эколого-экономическая эффективность применения установок поглощения газовых выбросов для очистки продуктов сгорания стационарных и транспортных энерге

Рисунок 7.2 Общий вид и разрез УПГВ-4: корпус- 1; крышка – 2; 3 –

днище; 4 – каплеотбойник; 5 – опора; 6 – труба газораспределительная; 7 –

виброплита; 8 – штанга; 9 – амортизатор; 10, 12 - разбрызгиватель тороидальный; 11 – трубопровод для воды; 13 – вибратор; 14 - патрубки

Выход на режим вибротурбулизации осуществляется вибратором 13

типа ИВ-98А, обеспечивающим частоту вибрации 50 Гц при амплитуде 1,3...3

мм. Масса установки составляет 3467 кг. Анализ дымовых газов за котлами (то есть перед установкой поглощения) и после установки проводился газоанализатором IMR - 1400, Кроме этого измерялась температура газов хромель - копелевыми термопарами в комплекте с показывающим пирометрическим милливольтметром М - 62, а также температура воды ртутными термометрами. При поглощении водой оксидов происходят химические реакции с образованием кислот, что контролировалось по величине водородного показателя воды (рН), универсальным иономером типа ЭВ-74. Предложенная установка была внедрена в котельной, включающей два водогрейных котла типа "Братск", общей теплопроизводительностью 6,7

51

ГДж ч-1 для систем вентиляции и отопления. В качестве топлива использовался природный газ с Qнр=33723 кДж м-3, расход которого для обоих котлов достигал 0,25 м3 с-1. Отвод дымовых газов осуществлялся системой метал-

лических газоходов через УПГВ в дымовую трубу, диаметром 600 мм и высотой 44 м. Схема обвязки установки поглощения отработавших газов котельной представлена на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 Схема котельной с УПГВ: 1 – котел; 2 – дымосос; 3 – УПГВ- 4; 4 – бак-аккумулятор; 5 – дымовая труба; 6 – вибратор; 7 – насос; 8 –

электрощит 9,10пускатель; 11 – трансформатор; 12 – газоанализатор; 13 – рН-

метр; 14 – термометр; 15 – бак-нейтрализатор; В1…В14 – вентили; Ш1…Ш4 –

шиберы; Т1…Т2 – термопары

При работе котлов 1 отходящие газы дымососом 2 по дымоходу через шиберы Ш2 подаются в газораспределитель 6 (рисунок 7.2) УПГВ. После взаимодействия с водой, разбрызгиваемой на вибрирующие фильтры,

отработавшие газы отводятся в дымовую трубу 5. Вода нагнетается насосами 7

и подводится через коллектор 11 на разбрызгиватели 10 (рисунок 2.2). Для сбора насыщенной газами воды служит металлический бак 4 (1875x3000x1508)

из которого вода вновь подаётся насосами 7 при открытии вентилей В1, В10 на УПГВ до достижения величин pH воды равного 6. Согласно нормам величина pH сбрасываемых вод должна лежать в пределах pH=6...8. При снижении pH

6 нейтрализация сточных вод производится растворами щелочей из бака 15

52

через вентили В13 и В9 или разбавлением свежими порциями воды до восстановления pH = 6...8.

7.3. Устройство и принцип действия УПГВ -5

На рисунке 7.4 представлен разрез УПГВ-5. С точки зрения компоновочных решений эта установка соответствует УПГВ-4. Однако указанная модификация представляет собой единый блок. На одном каркасе смонтированы собственно установка поглощения, водяной насос и вентилятор для удаления очищенных газовых выбросов. Для увеличения эффективности работы установки ее фильтрующие элементы унифицированы в виде отдельных блоков, количество которых зависит от исходных концентраций оксидов и твердых частиц в дымовых газах. По поперечному сечению блоков размещаются кассеты, представляющие собой, например, многослойную сетчатую структуру. Пространство между кассетами может заполняться дополнительно любым фильтровальным материалом. Количество кассет в блоках подбирается исходя из исходных концентраций оксидов и твердых частиц в дымовых газах и общего аэродинамического сопротивления УПГВ.

Установка УПГВ – 5 внедрена на предприятии Республики Беларусь и в котельной, работающей на мазуте. Принцип действия УПГВ – 5 заключается в следующем. Продукты сгорания поступают в бак-основание 1 через патрубок

11 и, контактируя с водой, предварительно заливаемой в бак, они охлаждаются и очищаются. Далее газы направляются в короба 3, заполненные кассетами 4.

Одновременно в работу включается система орошения 5, представляющая собой душирующее устройство, в которое вода подается насосом 13 через задвижку 14 из бака-основания 1, и вибратор 9. Вибрация передается коробам и кассетам, таки образом, продукты сгорания проходят через смоченные и вибрирующие кассеты противотоком навстречу стекающей воде. Кассеты представляют собой многослойные (до 10 слоев) сетчатые фильтры.

Образующиеся на этих фильтрах пленки жидкости под действием вибрации обеспечивают процесс вибротурбулизации. Известно, что в этом процессе

растворимость газов в воде существенно увеличивается. После коробов

53

остаточные газы дымососом 10 откачиваются из отсека 7 и направляются в дымовую трубу. Анализ дымовых газов осуществляется перед входом продуктов сгорания в бак-основание и перед дымососом. Вода циркулирует по замкнутому контуру до насыщения растворившимися оксидами. Контроль процесса выполняется по величине рН. При достижении рН≈6 часть воды сбрасывается в дренаж и на ее место доливается свежая вода. Отбор проб воды осуществляется через штуцер 12. Вибратор представляет собой электро-

двигатель, вал которого выходит за обмотки статора. На обоих концах вала установлены дебалансы – грузики, смещаемые относительно центра вала.

Изменение положения дебалансов позволяет задавать амплитуду колебаний.

54

8.Эколого-экономическая оценка применения УПГВ

8.1.Описание программы для определения экономического ущерба от

выбросов в атмосферный воздух

Эколого-экономическая оценка применения природоохранных мероприятий, в частности, защиты атмосферы в данном пособии опираются на работы и нормативные источники /7-9,11,12-15,19,20/. В данной программе расчет проводится для следующих загрязняющих атмосферу веществ: NOx, CO, SO2, сажа. Загрязняющие вещества обозначаются в программе соответственно 1, 2, 3, 4.

Рисунок 7.4 Общий вид УПГВ-5: 1 – бак-основание; 2 – каркас; 3 – блок для фильтров; 4 – кассеты; 5 – система орошения; 6 – смотровое окно; 7 –

короб; 8 – крышка; 9 – вибратор; 10 – дымосос; 11 – перелив; 12 – дренаж; 13 –

насос; 14 - вентиль

55

Расчет экономической эффективности производится по формуле /15/:

ЗА - отчисления на амортизацию и ремонт, тыс. руб·год-1;

ЗK - капитальные затраты, тыс. руб;

Сэ - эксплуатационные затраты, тыс. руб·год-1 (по отчетным данным котельных),

Сэ = Сэл + Св + Ск + Сп + См ;

где: Сэл – стоимость потребляемой электроэнергии;

Св - стоимость потребляемой воды;

Ск - стоимость сброса в канализацию;

Сп - заработная плата обслуживающего персонала с начислениями

(Сп=0);

См - стоимость расходных материалов (См = 0).

Снижение платы за выбросы определяется по формуле:

где Р0 и РК – размеры платежей за выбросы до и после установки УПГВ соответственно.

Размеры годовых платежей за выбросы в атмосферу определяются по

формуле /13/:

Предварительно в тело программы внесены необходимые для расчетов

величины: Кин – коэффициент инфляции, на 2006 год Кин=1,2; ν - значения нормативов платы за выбросы 1 тонны загрязняющего вещества в пределах установленной нормы и при превышении ее (руб/т), табл. 8.1 /13,15/. В

формуле и программе нормативы обозначены в зависимости от величины выбросов соответственно символами Vi1 или Vi2 (i=1 4); - коэффициент экологической ситуации, табл. 8.2 /13,15/, в программе обозначен символами роi; (i=1 12). Значения показателя относительной опасности загрязнения

56

атмосферного воздуха над территориями различных типов приведены в таблице 8.3.

На запрос программы "введите среднегодовое значение разности температур в устье источника и в окружающей среде, град. Цельсия", значение вводится с клавиатуры. В программе разность температур обозначена символами dT. На запрос программы "введите геометрическая высота источника выброса, м ", пользователь должен ввести ее с клавиатуры. В

программе высота источника выброса обозначена символом h.

На запрос программы "введите скорость ветра, м/с", пользователь должен ввести ее с клавиатуры. Если же пользователю скорость ветра неизвестна, либо он не ввел ее, то ее значение по умолчанию принимается

3м/с. На экране монитора появится сообщение: "если значение скорости ветра неизвестно, оно принимается 3м/с". В программе скорость ветра обозначена символом u.

Таблица 8.1

Базовые нормативы платы за загрязнение атмосферы /14/

57

*Плата за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ определяется путем умножения соответствующих ставок платы за загрязнение в пределах установленных лимитов на пятикратный повышающий коэффициент.

Программа производит расчет только для тех экономических районов и территорий с источником загрязнения, данные о которых заложены в нее изначально. Каждому из районов и территорий с источником загрязнения присвоен свой числовой код от 1 до 12. На запрос программы "введите код экономического района, для которого производятся вычисления", пользователь должен ввести с клавиатуры число от 1 до 12, соответствующее выбранному экономическому району. Программа автоматически соотносит введенный код с соответствующим ему значением.

Таблица 8.2

Коэффициенты, учитывающие экологические факторы (состояние атмосферного воздуха) по территориям экономических районов РФ

Если пользователь ввел число, меньше 1 или больше 12, то на мониторе появятся сообщения "ОШИБКА", "Введите код экономического района, для которого производятся вычисления – число от 1 до 12".

После правильного ввода кода, программа выдаст следующий запрос –

"введите код территории, на которой находится источник загрязнения атмосферного воздуха". Пользователь должен ввести с клавиатуры число от 1

до 12, соответствующее выбранной территории, на которой находится источник загрязнения.

Значения показателя относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над территориями различных типов (в программе обозначено символом g)

59

Программа автоматически соотносит введенный код с соответствующим

ему значением показатель относительной опасности загрязнения.

Далее программа производит внутренний расчет поправки на подъем факела выбросов в атмосферу. В программе эта величина обозначена символами Fi, в формуле буквой . Расчет производится по формуле:

Затем программа производит внутренний расчет поправки на характер

рассеяния примесей в атмосфере. В программе эта величина обозначена символами f, в формуле буквой . Расчет производится по формуле:

Затем пользователю будет задан вопрос: "Превышают ли выбросы NOx

ПДК или установленные лимиты?" "не превышают ПДК - 1; "превышают ПДК – 2", "превышают установленные лимиты - 3". Если пользователь выберет ответ, " не превышают ПДК", то есть введет с клавиатуры число 1, то программа автоматически присвоит выбранному ответу значения величин платы за выбросы в пределах установленных допустимых нормативов выбросов. Если пользователь выберет ответ "превышают ПДК", то есть введет цифру 2, то программа автоматически присвоит выбранному ответу значения величин платы за выбросы в пределах установленных лимитов выбросов. Если пользователь выберет ответ " превышают установленные лимиты", то есть

60