Охрана окружающей среды 2

6. Охрана окружающей среды

На современном этапе развития энергетического производства возрастает воздействие его вредных выбросов на окружающую среду. Поэтому проблема снижения вредных выбросов, контроль и управление качеством атмосферного воздуха в регионе ТЭС – важные и неотложные задачи отечественной и зарубежной энергетики. Для их решения необходимо принятие эффективных научно-обоснованных мер по ограничению и снижению загрязнения атмосферного воздуха. Реализация таких мер должна начинаться с определения экологически допустимого воздействия вредных выбросов на человека и выработки норм ограничивающих его.

Основными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, являются: СО, NO₂, SO₂, бенз(а)пирена.

Газообразные выбросы котлоагрегатов производятся через дымовую трубу высотой 250 м. Очистка дымовых газов от золы осуществляется трехпольными электрофильтрами УГ-3 с эффективной очисткой 98,5%.

В процессе подготовки твердого топлива образуется летучая угольная пыль, которая отсасывается с воздухом и улавливается в циклонах со степенью очистки 95,3%.

6.1 Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу

Исходные данные:

Вид топлива – Донецкий уголь АШ

Расход натурального топлива

B=,

где - 4141 ккал/кг = 17350,79 кДж/кг – низшая теплота сгорания на рабочую массу топлива

- КПД станции,

В= 43,58 кг/с В= 42,39 кг/с

Зольность топлива на рабочую массу: А^р=28,7 %;

Потеря теплоты от механического недожога: q₄=0,58 %;

Температура уходящих газов: t_ух=150 ⁰С;

Температура холодного воздуха: t_хв=19 ⁰С.

6.1.1 Расчет массовых выбросов в атмосферу твердых веществ.

При расчете выброса твердых частиц в атмосферу необходимо учитывать, что наряду с летучей золой в нее поступают несгоревшие частицы горючей массы топлива. Поэтому при отсутствии эксплуатационных данных по содержанию горючих в уносе, массовый расход выбрасываемых твердых частиц, рассчитывают по формуле:

, где а_ун – доля твердых частиц, уносимых из топки дымовыми газами а_ун =0,8;

– степень улавливания твердых частиц в золоуловителе 0,985

6.1.2 Расчет выбросов оксида серы

Основное количество серы (около 99%) сгорает до SO₂, поэтому выброс ее в атмосферу определяют по этому оксиду:

,

где =1,5% – содержание серы на рабочую массу топлива;

=0,1; =0; – доля оксидов серы, улавливаемых летучей золой соответственно в газоходах котла и сухом золоуловителе.

6.1.3 Расчет выбросов оксида азота

Массовый расход оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, приближенно оценивают по эмпирической формуле:

;

где k – коэффициент, характеризующий выход оксидов азота

; где и – паропроизводительность котла: фактическая и номинальная, ;

; ;

– коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;

, где – содержание азота на горючую массу

– коэффициент рециркуляции дымовых газов;

– коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркуляции газов в зависимости от условий подачи их в топку;

– коэффициент, характеризующий снижение выброса оксида азота при подаче части воздуха помимо основных горелок;

– коэффициент, учитывающий конструкцию горелок;

– коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления;

6.1.4 Расчет массовых выбросов бенз(а)пирена

Массовый расход бенз(а)пирена с дымовыми газами котлов, сжигающих твердое топливо, при коэффициенте избытка воздуха за ПП определяем по формуле:

;

где – степень улавливания бенз(а)пирена в золоуловителях;

– объемный расход газоаэрозольной смеси, выбрасываемой через газоотводящую трубу:

– теоретический объем уходящих газов;

– теоретический объем воздуха;

– доля уходящих газов;

Рабочий объем уходящих газов

- где n – число котлов на одну дымовую трубу

Тогда массовый выброс бенз(а)пирена будет равен

;

Приведем сравнительную таблицу массовых выбросов в атмосферу.

Таблица 6.1 массовые выбросы в атмосферу.

Вывод: В результате проведенной в дипломном проекте расчета тепловой схемы видно, что сокращается общий и удельный расчет топлива, что позволяет как видно из таблицы уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

6.1.5 Проверка правильности расчетов.

Проверка расчета выбросов оксида азота:

Проверка расчета выбросов бенз(а)пирена:

6.2 Определение предельно допустимых выбросов

ПДВ= (ДК-С_ф)К_р,

где ДК – допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне дыхания, мг/м³;

С_ф – фоновая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне дыхания, мг/м³;

К_р – коэффициент метрологического разбавления м³/с;

6.2.1 Коэффициент метеорологического разбавления

Коэффициент метеорологического разбавления примеси в атмосферном воздухе – основная метеорологическая характеристика, которая определяет рассеивание примесей, поступающих в атмосферу через газоотводящие трубы ТЭС. Он учитывает параметры источника загрязнения, осаждение выпадающих частиц, содержащихся в выбросе, метеорологические, топографические характеристики района выброса, а также период осреднения концентрации вредного вещества и вытянутость розы ветров района.

К_р=;

где h=350м – геометрическая высота газоотводящей трубы;

V=2589,04 м³/с – объемный расход газоаэрозольной смеси, выбрасываемый через газоотводящую трубу;

;- разность температур выбрасываемой газоаэрозольной смеси и атмосферного воздуха;

А =- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия неблагоприятного вертикального и горизонтального рассеяния загрязняющих веществ в атмосферном воздухе;

F=2 – безразмерный коэффициент, учитывающий осаждения вредных веществ в атмосферном воздухе;

m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода аэрозольной смеси из устья газоотводящей трубы:

где D - диаметр устья газоотводящей трубы, м;

Из уравнения неразрывности находим D

тогда

где - оптимальная скорость выбрасываемой через газоотводящую трубу газоаэрозольной смеси.

;

;

;

;

при принимаем n=1

- коэффициент временного осреднения, характеризующий зависимость ПДВ и К_р от времени осреднения;

P/P₀ – показатель вытянутости розы ветров для района расположения ТЭС;

- для определения максимального К_р;

м³/с;

м³/с;

м³/с.

6.2.2 Определение допустимых концентраций вредных веществ

Если в атмосферный воздух из дымовой трубы одновременно выбрасываются два вещества совокупного действия (диоксиды серы и азота), то должно выполнятся условие:

где - максимальные концентрации в атмосферном воздухе на уровне дыхания диоксида серы и азота, мг/м³; они определяются из соотношений:

где – массовый выброс через дымовую трубу в атмосферу соответственно диоксида серы и азота, г/с рассчитаны ранее.

ПДК_SO2 и ПДК_NO2 – предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе на уровне дыхания соответственно диоксида серы 0,5 мг/м³ и диоксида азота 0,085мг/м³; тогда:

6.2.3 Определение предельно допустимых выбросов

6.2.4 Расчет выбросов парниковых газов

Расчет выбросов парниковых газов определяем по формуле:

кг/с

где В_т-расход сожженного топлива

В_т=В×Q^р_н МДж/с

В^до_т=43,58×17,35079=756,15МДж/с

В^после_т=42,39×17,35079=720,63 МДж/с

К_с-коэффициент выброса углерода

К_с=; кг/МДж

Е-учет неполноты сгорания углерода

Расчет сокращений выбросов вредных веществ определяем по формуле:

где τ – число часов использования установленной мощности.

τ =4500 т/год.

т/год

т/год

т/год

т/год

т/год

т/год

т/год

Расчёт сведём в таблицу 6.2.4

Таблица 6.2.4 Сокращение выбросов вредных веществ ТЭС