4.4.Теплообменные аппараты

Сетевые подогреватели служат для подогрева паром из отборов турбины сетевой воды. На ТЭЦ применяется многоступенчатый подогрев сетевой воды. По конструкции различают подогреватель вертикального и горизонтального исполнения. Вертикальные подогреватели имеют меньшую теплопроизводительность. Горизонтальные подогреватели обеспечивают более удобную их компоновку в машзале.

Качество воды, прокачиваемой через сетевые подогреватели, значительно ниже конденсата пар. Поэтому применяется схема, когда греющий пар омывает трубки снаружи, а вода циркулирует внутри них.

Подогрев питательной воды и конденсата паром из отборов турбины осуществляется в регенеративных подогревателях.

5. Экология

Одним из значительных факторов влияния на экологию окружающей среды обитания человека является его хозяйственная деятельность. Энергетическое производство, потребляя огромное количество топлива и кислорода воздуха для окисления, выдает продукцию в виде электрической и тепловой энергии, а газообразные, тепловые и твердые продукты сгорания являются его отходами. ТЭС являются одним из крупных источников загрязнения атмосферы, т.к. кроме основных продуктов горения углерода и водорода, не являющимися токсичными, выбрасывают окислы серы SO и SO , окислы азота NO и NO , некоторые фтористые соединения, продукты неполного сгорания топлива CO, CH , окислы ванадия V O , соли натрия. Большинство этих продуктов является токсичными и даже в очень малых концентрациях оказывают вредное воздействие на живые организмы, почву и воду. Кроме этого, вредное воздействие ТЭЦ выражается в шлейфах пыли и дыма, сокращающих ультрафиолетовую радиацию и видимость, засоленности и замазученности воды. Но есть и преимущества мощных ТЭЦ, с вводом в действие которых ликвидируются источники вредных выбросов – сотни мелких неэкономичных котельных.

Количество и характеристика вредных выбросов ТЭЦ зависит от используемого топлива.

При сжигании твердого топлива в атмосферу выбрасываются:

- летучая зола с частицами недогоревшего топлива;

- сернистый SO и серный SO до 5% ангидрид;

- окислы азота NO : оксид NO и диоксид NO ;

- газообразные продукты неполного сгорания топлива, угарный газ CO и бензапирен C H , углеводороды CH , C H

- небольшое количество фтористых соединений;

- пятиокись ванадия V O .

При сжигании жидкого топлива (мазута) с дымовыми газами в воздух поступают:

- сернистый SO и серный SO до 5% ангидрид;

- окислы азота NO : оксид NO и диоксид NO ;

- пятиокись ванадия V O

- продукты неполного сгорания топлива, угарный газ CO и бензапирен C H , углеводороды, сажа;

- вещества, удаляемые с наружных поверхностей нагрева при очистках.

При сжигании мазута количество двуокиси серы образуется в два раза больше, чем содержание серы в твердом топливе.

При сжигании пригодного газа существенным загрязнителем атмосферы являются окислы азота (NO и NO ) и в продуктах неполного сгорания – угарный газ СО и бензапирен C H .

Количественная оценка состояния атмосферного воздуха определяется предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) для различных вредных веществ в приземном слое (1,5м) на уровне дыхания человека с размерностью мг/м . существуют два значения ПДК: максимально-разовая (допустимая в течение 20 мин) и среднесуточная (допустимая в течение 24 часов). Среднесуточные ПДК являются основными, их назначение – не допустить неблагоприятного влияния на здоровье человека в результате длительного воздействия вредных веществ. Степень опасности воздействия того или иного вещества на живые организмы определяется отношением действительной концентрации вещества в мг/м к ПДК в воздухе на уровне дыхания человека. Это отношение называется токсичной кратностью вещества и должно быть меньше единицы. При одновременном содержании в воздухе нескольких вредных веществ сумма также не должна быть меньше единицы.

Снижение выбросов SO в атмосферу можно выполнить путем связывания серы в процессе сжигания и очистки дымовых газов с помощью специальных установок. Связывание серы при сжигании мазута происходит в кипящем слое частиц известняка, в который погружены поверхности нагрева котлоагрегата. Этот способ имеет ряд преимуществ перед камерным сжиганием. Более интенсивный теплообмен за счет соприкосновения поверхностей нагрева с раскаленными частицами на 90% химически связывает серу топлива, не допуская сернистые отложения на поверхности нагрева, и при пониженном уроне температуры в зоне горения образуется меньше NO .

Существую «сухие» и «мокрые» методы очистки от SO , включая 4 способа: известняковый, известковый, магнезитовый и аммиачно-циклический. Сущность этих способов заключается в очистке дымовых газов в специальных скрубберах с орошением водой, содержащей мелкоразмолотый СаСО , СаО, МgО, и сульфитом аммония, в результате чего происходит связывание SO .

Технико-экономические расчеты для ТЭЦ показали, что концентрация окислов серы в дымовых газах мала с точки зрения экономичности их сероочистки, но велика с позиции санитарно-гигиенических норм чистоты воздушного бассейна.

Для рассеивания дымовых газов на ТЭЦ установлена дымовая труба высотой 330 м. Сумма токсичных кратностей вредных веществ уменьшается также сосредоточением выбросов в одной точке путем сокращения числа труб.

Кроме окислов серы, вредной газообразной примесью, выбрасываемой с дымовыми газами, являются окислы азота. Они образуются при окислении азота топлива и азота воздуха в зоне высоких температур. Их концентрация быстро возрастает с увеличением температуры и достигает существенных значений при температуре более 1750 С.

При сжигании газа концентрация окислов азота зависит от производительности котла.

Простейшим мероприятием снижающим температуру в топке котла является рециркуляция дымовых газов. Эффективность этого мероприятия при сжигании газа велика. При рециркуляции дымовых газов через горелки уменьшается также концентрация кислорода, что приводит к дополнительному снижению NO . Недостаток – снижение экономических показателей (растут потери с уходящими газами и расход э/э на собственные нужды) и опасное увеличение концентрации бензапирена.

Возможен специальный метод снижения NO путем восстановления оксидов в топочной камере. Отличие этого метода в том, что он не снижает образование NO в факеле, а восстанавливает уже образовавшиеся NO . Поэтому данный метод относится к методам очистки дымовых газов. Сущность – в топку выше основных горелок вводится топливовоздушная смесь с недостатком воздуха, в результате чего образуются продукты неполного сгорания (СО), которые служат газами-восстановителями. Взаимодействие этих газов с NO приводит к восстановлению их до азота N .

Снижение концентрации окислов азота на ТЭЦ – 5 осуществляется соответствующей организацией топочного процесса путем:

- уменьшения избытка воздуха, подаваемого в топку;

- снижения температуры подогрева воздуха;

- снижения теплового напряжения в топочной камере за счет увеличения ее объема и применения двухсветных экранов;

- применения совершенных горелочных устройств и оптимального из расположения;

- применения двухступенчатого сжигания;

- применения рециркуляции дымовых газов в топочную камеру, которая уменьшает температуру горения, снижает концентрацию кислорода и скорость горения.

Применение двухстадийного сжигания газа снижает выбросы на 35-40%, а трехстадийного на 45%. Реализация этих мероприятий позволяет уменьшить образование оксидов азота на 50-60%. Оставшаяся концентрация окислов азота, как и окислов серы, рассеивается в атмосфере с помощью дымовой трубы высотой 330 м.

В период неблагоприятных метеорологических условий (НМУ) все работающие на мазуте котлоагрегаты переводятся на газ (1-й режим работы ТЭЦ). По мере ухудшения МУ работа котлоагрегатов ужесточается. Создается 2-й режим работы ТЭЦ - со снижением нагрузки на 20%. В экстремальных случаях ТЭЦ переходит в 3-й режим работы – оставляя снижение нагрузки на 20%, осуществляется впрыск влаги в топку.

В 1-м режиме, при переводе всех колов на газ отсутствуют выбросы окислов серы и величина ущерба от загрязнения окружающей среды значительно сокращается. Во 2-м режиме при снижении нагрузки в зависимости от МУ на 20% ухудшаются условия работы котлоагрегатов, снижается КПД, но уменьшаются выбросы окислов азота на 20%. В 3-м режиме за счет снижения нагрузки и впрыска влаги в топку уменьшаются выбросы окислов азота на 40%.

ТЭС также являются крупным потребителем воды для технологических нужд и значительным загрязнителем природных водоемов. Различают три категории природных водоемов: хозяйственно-питьевые, культурно-бытовые и рыбохозяйственные, к которым предъявляются соответствующие требования по составу и свойствам воды.

К сточным водам ТЭЦ относятся: охлаждающие воды; сточные воды водоподготовительных установок и конденсатоочисток; отработавшие растворы после химической очистки теплосилового оборудования и его консервации; нефтезагрязненные воды; растворы от обмывок поверхностей нагрева котлов, работающих на мазуте. На ТЭЦ используются два пути уменьшения загрязнения природных водоемов сточными водами: очистка стоков и организация систем повторного использования стоков. На станции применяется замкнутая, малосточная система технического оборотного водоснабжения с градирнями, что предотвращает тепловое загрязнение водоемов, а количество забираемой их них свежей воды значительно меньше, чем в системах с водохранилищами-охладителями и тем более в прямоточных системах, т.к. необходимо лишь восполнение потерь при испарениях. К достоинствам градирен относится также относительно небольшая, по сравнению с водохранилищами, занимаемая ими площадь.

На станции успешно решается задача очистки сточных вод химических промывок, консерваций оборудования и загрязненных нефтепродуктами. Сточные воды очищаются путем отстаивания, флотации и фильтрации. Масло отстаивается в нефтеловушке.

Удаленные после фильтрации из сточной воды нефтепродукты смываются в бак сбора мазута и масла и направляются на сжигание. Сточные воды после обмывки поверхностей нагрева котлов имеют кислую реакцию и содержат грубодисперсные примеси (продукты недожога) и примеси в растворенном состоянии. Эти воды нейтрализуются щелочными растворами. Очищенная вода может быть повторно использована для обмывки оборудования.

Убытки от загрязнения окружающей среды оцениваются экономическим ущербом.

Определение платы за лимитированные выбросы загрязняющих веществ рассчитывается по формуле:

П=Р*М

где Р – нормативная ставка платы за лимит выбросов загрязняющего вещества в рублях; М – величина выбросов загрязняющего вещества в тоннах для оплаты по нормативу ставки за установленный лимит выбросов.