6.4 Обґрунтування даних про викиди забруднюючих речовин

озрахунок валових викидів забруднюючих речовин виконаний відповідно до "Методики визначення валових викидів шкідливих речовин в атмосферу від котлів теплових електростанцій"

За цією методикою розрахунок кількості викидів оксидів азоту визначається за наступною формулою:

(6.1)

де К – коефіцієнт, що характеризує вихід оксидів азоту кг/т

(6.2)

де ДФ і Д – фактична й номінальна паропродуктивність котла

де Q й Qф – номінальна й фактична теплова продуктивність котла, ГДж/год.

В – витрата натурального палива (г/с, т/рік і т.д.);

–нижча теплота згоряння палива (МДж/нм³, МДж/кг);

β1 – коефіцієнт, що враховує вплив на вихід оксидів азоту кількості палива, що спалює, (зміст N);

β2 – коефіцієнт, що враховує конструкцію пальників;

β3 – коефіцієнт, що враховує вид шлаковидалення;

Е1 – коефіцієнт, що характеризує ефективність впливу рециркулирующих газів залежно від умов подачі їх у топлення;

Е2 – коефіцієнт, що характеризує зниження викиду оксидів азоту при подачі частини повітря крім основних пальників;

r - ступінь рециркуляції димових газів, %.

Розрахунок викидів оксидів сірки обчислюється по формулі:

, (6.3)

де B – витрата натурального палива (т/рік, г/с),

S - зміст сірки в паливі на робочу масу, %;

- частка оксидів сірки, що зв'язують летучою золою в котлі;

- частка оксидів сірки, що вловлюють у попілоуловлювачах попутно з уловлюванням твердих часток.

Викид твердих часток летучої золи, що викидають в атмосферу з димовими газами при спалюванні мазуту визначається по формулі:

, (6.4)

де А_р – зольність палива на робочу масу, %;

α_ун – для золи у віднесенні, %;

η3=0.

Кількість оксидів ванадію в перерахуванні на пятиокись ванадію обчислюється по формулі:

. (6.5)

6.5 Заходи щодо поліпшення екологічного стану

6.5.1 Викиди пилу й SO₂ від газових паливозжигаючих установок

Для газових паливозжигаючих установок, що використають як паливо природний газ, викиди пилу й SO₂ дуже низки. Звичайні рівні викидів (без застосування будь-яких додаткових технічних заходів) пилу значно нижче 5 мг/нм³, SO₂ — нижче 10 мг/нм³.

Якщо як паливо використаються інші промислові гази, наприклад, від газоочистного заводу або топкові гази, необхідно застосовувати їхнє попереднє очищення (наприклад, тканеві фільтри). Ці засоби розглядаються як НДМ для зменшення викидів пилу й SO₂, які, крім іншого, можуть зашкодити газові турбіни або двигуни. Як згадано в BREF для заводів по переробці нафти й газу, НДМ, що обмежує зміст H₂S у газі до 20-150 мг/нм³, приводить до викидів зі змістом 5-20 мг SO₂/нм³. Такий газ не приводить до викидів твердих часток.

6.5.2 Викиди NO_X й CO від газових топливосжигающих установок

У загальному випадку для газових турбін, двигунів і котлів методи, що дозволяють знизити викиди оксидів азоту (NO_Х), уважаються НДМ. Суміш оксиду азоту (NO) і диоксида азоту (NO₂) разом позначається як NO_X.

Для нових газових турбін застосування низькоемісіонних пальників попереднього змішання (НППЗ) є НДМ. Для існуючих газових турбін саме заміні пальників на НППЗ потрібно віддати пріоритет з технічної й економічної точки зору, однак у деяких випадках вприскування води або пара є більше правильним рішенням. Це необхідно вирішувати окремо в кожному конкретному випадку.

На декількох газових турбінах і газових двигунах, що працюють у Європі, Японії й США, для зменшення викидів NOx застосований метод селективного каталітичного відновлення (СКВ). Вважають, що НППЗ та вприскування води й пари, СКВ можуть бути частиною НДМ. Для нових газових турбін застосування НППЗ розглядається як звичайне рішення, однак додаткове застосування СКВ, як правило, необов'язково. Для додаткового зниження NO_X СКВ може бути застосоване там, де місцеві стандарти якості повітря вимагають більшого зниження викидів NOx.

Для існуючих газових турбін вприскування води й пара або заміна пальників на НППЗ є НДМ. Газові турбіни однакової конструкції, але з більше високими робочими температурами, мають більше високі ефективність і валові викиди NOх. У цьому контексті слід зазначити, що при більше високій ефективності все-таки спостерігаються більше низькі питомі викиди NOх у перерахуванні на кВт∙год.

Для існуючих станцій з парогазовим циклом виконання системи СКВ можливо технічно, але не вигідно економічно. Це відбувається у випадку, коли відсутній простір для установки НППЗ, що робить їхню установку неможливою.

Представники промисловості мають різні точки зору на можливість об'єднання НППЗ і СКВ в установках з комбінованим циклом. Це збільшить уже й без того високі інвестиції у СКВ. Крім того, витрати на експлуатацію й обслуговування СКВ відносно високі, тому СКВ економічно не ефективний для існуючих комбінованих циклів. Представники промисловості також заявляють, що у випадку простих газових турбін без парового циклу СКВ економічно неефективно, тому що:

a) гази повинні бути охолоджені. Додатковий холодильник повинен зменшити температуру газів до рівня, припустимого для СКВ. Цей холодильник збільшить уже високі інвестиції й експлуатаційні витрати.

b) прості газові турбіни в Європі - пікові станції, які працюють тільки в надзвичайних ситуаціях. Високі інвестиції й експлуатаційні витрати роблять виконання СКВ у газовій турбіні економічно нежиттєздатним.

Для газових стаціонарних двигунів спалювання збіднених сумішей — НДМ, аналогічний НППЗ для газових турбін. Це — вбудований метод, що не вимагає ніяких додаткових реагентів або води для скорочення викидів NOх. Оскільки газові двигуни іноді обладнаються СКВ, цей метод можна також розглядати як частину НДМ. Щоб зменшувати емісію СО застосування каталізаторів окислювання –– НДМ зі зв'язаними рівнями емісії при спалюванні природного газу. У випадку спалювання іншого газоподібного палива, наприклад, биогаза або газів полігонів твердих побутових відходів, емісія СО може бути вище через специфіку палива.

Викиди летучих органічних сполук (ЛОС) від газових двигунів з іскровим запалюванням на збіднених сумішах, двопаливних двигунів залежать від состава природного газу. У деяких випадках можуть бути необхідні вторинні методи скорочення емісії ЛОС, для одночасного зниження викидів СО і ЛOC можна застосовувати каталізатор окислювання. Викиди СО нижче 100 мг/нм³ (15% O₂) і викиди формальдегіду нижче 23 мг/нм3 (15% O₂) розглядають як НДМ для газового двигуна, обладнаного каталізатором окислювання.

НДМ для мінімізації викидів CO — повне спалювання палива, для якого потрібне правильне проектування топкі, високий рівень технологічного контролю й обслуговування системи спалювання. При умовах спалювання, оптимизированных для зменшення викидів NOx, рівні CO будуть нижче 100 мг/нм3. Додаткове застосування каталізатора окислювання може бути розглянуте як НДМ, коли установка використається в щільно населених міських районах.

Димові гази від газових турбін і газових двигунів містять звичайно близько 11-16 об  % O₂, і тому рівні викидів, пов'язані з використанням НДМ для турбін і двигунів перелічені на зміст O₂ 15 об.  % і стандартні умови. Для газових котлів дані наведені для змісту O₂ 3 об.  %. Зв'язані рівні викидів базуються на середньодобових значеннях при стандартних умовах й являють собою типові значення. При пікових навантаженнях, у періоди пусків й остановов, а також при неполадках у системах очищення димових газів короткочасно можуть спостерігатися більше високі пікові значения.

6.5.3 Методи підвищення ефективності роботи котлів і турбін на газоподібному паливі наведені в табл. 6.3.

6.5.4 Методи запобігання й контролю викидів NO_Х та CO

розглянуті в табл. 6.4.

Таблиця 6.3 Методи підвищення ефективності роботикотлів і турбін, що працюють на газоподібному паливі

Метод	Екологічний ефект	Застосовність		Експлуатаційний досвід	Ефект для інших середовищ	Примітки
		на новому підприємстві	модернізація існуючого встаткування
Когенерація тепла й електроенергії	підвищення ефективності використання палива	можливо	обмежено	високий	немає даних
Попереднє нагрівання горючого газу за рахунок тепла газів, що відходять	більш ефективне використання енергії	можливо	можливо	високий	відсутній
Використання нових матеріалів для досягнення більше високих робочих температур й, тим самим, підвищення ефективності парових турбін	підвищення ефективності	можливо	неможливо	апробується на нових підприємствах	відсутній	використання нових матеріалів робить можливим використання більш високих температур і тисків
Подвійне нагрівання	підвищення ефективності	можливо	дуже сильно обмежено	апробується в основному на нових підприємствах	відсутній
Регенеративне нагрівання живильної води	більш високий ступінь безпеки	можливо	неможливо		відсутній
Удосконалений комп'ютерний контроль за умовами горіння й станом котла	підвищення ефективності	можливо	обмежено	високий	відсутній
Акумуляція тепла (зберігання тепла)	немає даних	можливо	можливо	середній	немає даних	збільшення обсягу енергії, виробленої когенераціонною установкою
Попереднє нагрівання повітря горіння	збільшення ефективності	можливо	можливо	високий	високий рівень	якщо повітря нагрівати до температури вище 1500С, викид NОx збільшується
Використання нових комп'ютеризованих систем контролю для газових турбін і казанів-утилізаторів	збільшення ефективності казана	можливо	можливо	високий	відсутній
Використання нових матеріалів для досягнення більш високих робочих температур і тиску й, тим самим, підвищення ефективності роботи турбін	збільшення ефективності	можливо	не можливо	апробується на нових підприємствах	відсутній	Використання нових матеріалів уможливлює використання більше високих температур і тисків

6.5.4 Методи запобігання й контролю викидів NO_Х та CO

Таблиця 6.4 Методи запобігання й контролю викидів NO_Х та CO

Метод	Екологічний ефект	Застосовність		Експлуатаційний досвід	Ефект для інших середовищ	Примітки
		на новому підприємстві	модернізація існуючого встаткування
Низькиі надлишки повітря	зниження викидів NOx й CO, підвищення ефективності	можливо	можливо	високий
Рециркуляція димових газів	зниження викидів NOx	можливо	можливо	високий
Пальник зі зниженим викидом NOx для газових казанів	зниження викидів NOx	можливо	можливо	високий		найбільш старі підприємства можуть зштовхнутися із проблемою відносно довжини факела сучасних низькоемісійних пальників
Селективне каталітичне очищення	зниження викидів NOx	можливо	можливо	високий	проскакування аміаку	На сьогоднішній день майже всі нові промислові газові турбіни обладнані системами зниження викиду NOx. У випадках, коли можлива реконструкція старих турбін, витрати можуть бути дуже високі й становити до 50% витрат на нову турбіну
Упорскування пари	зниження викидів NOx	—	можливо	високий
Упорскування води	зниження викидів NOx	—	можливо	високий
Камера попереднього змішання зі зниженим викидом NOx	зниження викидів NOx	стандартне	залежно від газової турбіни	високий
Селективне каталітичне очищення	зниження викидів NOx	можливо	можливо	високий	проскакування аміаку	залежить від конкретної ситуації
Каталітичне окислювання СО	зниження викидів СО (переклад у форму СО2)	можливо	можливо	високий		залежить від конкретної ситуації
Процес зниження викиду NOx для газових турбін (SCONOx)	зниження викидів NOx, СО, летючих органічних з'єднань, що не містять метан	можливо	можливо	низький	без проскакування аміаку	дуже низька концентрація NOx, аж до 4 мг/нм3
Каталітичне спалювання	зниження викидів NOx	можливо	неможливо	немає	без проскакування аміаку	Багатообіцяюча технологія каталітичного спалювання тільки починає впроваджуватися в комерційних проектах у США. Інформація, представлена виробниками не повністю ґрунтується на практичних випробуваннях. Спостерігаються дуже низькі викиди NOx, до 5-6 мг/нм3.