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.

Выбрасываемое вещество	До модернизации	После модернизации
1. Твердые частицы	165,83	160,96
2. Оксидов серы	1286,3	1248,48
3. Оксидов азота	160,3	151,6
4. Бенз(а)пирена	3,82*10-5	3,7*10-5

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

Выбрасываемое вещество	Выброс до модернизации	Выброс  после                       модернизации	Сокращение выбросов вредных веществ,т/год
Твердые частицы	165,83	160,96	78,89
Оксид серы	1286,3	1248,48	612
Оксид азота	175,23	161,16	226,6
Бенз(а)пирен	3,883*10-5	3,69*10-5	3,12
Углерод	144,564*103	108,865*103	1,9
Метан	8,39*10-7	7,98*10-7	0,58
Азот	1,48*10-8	1,41*10-8	8,1