Математика Курсовая по Термеху Примеры решения задач Интеграл Физика Атомная физика Контрольная по физике Электроника Электротехника Электроэнергетика Тепловая и атомная энергетика Контрольная Школы дизайна Дизайн квартир Чертежи

Тепловая и атомная энергетика

Расчет концентрации бенз(а)пирена при сжигании твердого топлива

Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов за золоуловителями при факельном сжигании углей ст (мкг/м3), приведенная к избытку воздуха в газах α = 1,4, рассчитывается по формуле:

 

где А – коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки:

– при жидком шлакоудалении А = 0,378,

– при твердом шлакоудалении А = 0,521;

– низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

*– коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

Кд – коэффициент, учитывающий нагрузку котла

 

Кзу – коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)пирена золоуловителями

Дф – фактическая нагрузка котла, кг/с;

Дн – номинальная нагрузка котла, кг/с;

ηзу – КПД золоуловителя (по золе), %;

Z – коэффициент, учитывающий снижение улавливающей способности бенз(а)пирена золоуловителями:

– для сухих аппаратов Z = 0,7;

– для мокрых аппаратов Z = 0,8.

 

2.3. Расчет выбросов бенз(а)пирена

Масса выброса бенз(а)пирена МБП (г/с) рассчитывается по формуле

,

где В – расход топлива, кг/с (м3/с); сБП – концентрация бенз(а)пирена в сухом дымовом газе, приведенная к α = 1,4 мкг/м3, определяется в зависимости от вида сжигаемого топлива; Vcr – объем сухих дымовых газов при α = 1,4, м3/кг (м3/м3).

,

где  – соответственно, объем дымовых газов, воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании 1 кг (м3) топлив в м3/кг (м3/м3). Если в топку или горячий воздух вводится дополнительно влага, она также должна учитываться.

2.4. Расчет выбросов бенз(а)пирена при совместном сжигании разных топлив

При совместном сжигании различных топлив концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, приведенная к α = 1,4 мкг/м3, определяется по формуле

 

где q1, q2, …– доля тепловыделения в топке каждого из видов топлива

 – низшая теплота сгорания указанных топлив, МДж/кг (МДж/м3);

– расход каждого из видов топлива, кг/с (м3/с);

– суммарное тепловыделение в топке, МВт;

– концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, формируемая каждым из видов топлива.

Масса выброса бенз(а)пирена при совместном сжигании разных топлив МБП г/с, определяется по формуле (11) по значениям Vcr м3/кг (м3/м3), и В, кг/с (м3/с).

;

;

;

В настоящее время в России основными мероприятиями для снижения количества газообразных загрязнителей в дымовых газах является непосредственное воздействие на процесс их образования, как в топочных камерах котлоагрегатов как в большой так и малой энергетике.

Сущность заключается в дозировании подаваемого для сжигания воздуха. Если воздуха подавать меньше, содержание оксидов азота NOx в дымовых газах снижается, при этом наблюдается повышение содержания окиси углерода СО, безапирена С20Н16.

Кроме перечисленных методов очистки дымовых газов от оксидов азота, серы, необходимо отразить, что в основу технологий снижения содержания углерода СОх в дымовых газах теплоэнергетических объектов заложены:

− процессы абсорбции и десорбции. В качестве абсорбента применяется 10−12 процентный водный раствор моноэтаноламина (МЭА). Указанная технология работает  в г. Павлодаре, проектную документацию на выделение СОх из дымовых газов приобрела  в 1980 г. Омская ТЭЦ−4. Данная технология не введена в эксплуатацию из-за недостаточного вложения денежных средств на ее внедрение;

− вторая технология выделения оксидов углерода СОх из дымовых газов включает принцип глубокого охлаждения уходящих дымовых газов и вымораживания диоксида углерода.

Экспериментальные исследования проведены на Омской ТЭЦ−2, но не внедрены по причине недофинансирования данного экологического проекта.

Большая группа полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в том числе элементов тяжелых металлов, особенно при сжигании твердого топлива не улавливаются из дымовых газов ТЭЦ и котельных, несмотря на то, что они и их соединения не обладают такими свойствами:

− канцерогенность (способностью вызывать злокачественые опухоли);

− мутагенность (изменение наследственности у рождающихся детей);

− тератогенность (способствует возникновению уродства);

− аллергогенность (вызывает заболевания связанные с повышенной чувствительностью к действию химических веществ).

Миграция микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, от источника загрязнения в атмосферу → водоемы→ почву →путем растительных и животных продуктов питания → по трофическим (пищевым) связям попадает в организм человека с превышением физиологических норм, что ведет к следующим последствиям:

− сокращению продолжительности жизни;

− сокращению рождаемости;

−  росту заболеваний и смертности;

− необратимым генетическим изменениям будущих поколений.

Это усугбляется тем, что высшие растения, без каких либо признаков отравления и патогенных изменений, могут содержать и накапливать опасные для человека и животных концентрации тяжелых металлов, превышающих ПДК в 100−1000 раз.

Технологические методы очистки вышеуказанных агрессивных загрязнителей дымовых газов энергетических объектов находятся в России в стадии научно−экспериментальных исследований, но при этом находят широкое применение в теплоэнергетике передовых технологий развитых индустриальных стран (Германия, США, Япония и др.).

Основными причинами отставания внедрения передовых природоохранных технологий на теплоэнергетических объектах в России от индустриально развитых стран является:

− экономия капитальных затрат при строительстве теплоэнергетических объектов. Так, если в США, согласно их законодательным актам, на природоохранные технологии тратится 30−40 % от стоимости энергетического объекта, то в России – 5−10 %, притом в основании самой технологии лежат только высота дымовой трубы энергообъекта и метод рассеивания вредных веществ, содержащихся в выбросах до концентрации ниже ПДК;

− несовершенство требований природоохранного законодательства в России. Так, в постановление правительства России № 362 от 01.01.1993 г. «Порядок определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия» способствовало отстраненности от решения проблемы очистки дымовых газов от газообразных и твердых загрязнителей и других отходов.

Это объясняется тем, что российские, и в том числе региональные теплоэнергетики, не заинтересованы в природоохранных технологиях своих объектов.

Плата за выбросы и захоронения отходов заложена в себестоимость теплоносителя и электроэнергии, их оплачивает население и при этом живет в зоне интенсивного загрязнения от дымовых труб большой и малой энергетики, рискуя своим здоровьем.

− ослаблен контроль как со стороны общественности так и самоуправления по охране окружающей природной среды.

Так, на сегодняшний день, грубо нарушаются акты природоохранного законодательства в малой энергетике: первоначально теплоэнергетический объект строят в состоянии коммерческой тайны и только после ввода его в эксплуатацию оформляют земельные площади под строительство, представляют проектную документацию на государственную экологическую экспертизу, без решения общественности, т.е. населения, проживающего в этом микрорайоне.

В качестве примера можно привести строящиеся быстросборные котельные в отдельных городах Сибири, не отвечающие современным международным и российским требованиям по очистке дымовых газов.

Таким образом, российские энергетики обязаны выполнять Протокол № 2 Международной конвенции ЕЭК ООН (1994 г.), обязывающий Россию сократить выбросы по сравнению с 1980 г. оксидов серы до 40 % к 2010 г.

Аналогичное положение с оксидами азота. Поэтому в 1997 г. в РФ были введены нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для вновь создаваемых котельных установок (ГОСТ Р50831−95). Нормативы удельных выбросов ориентированы на современный уровень технического прогресса.

Киотский протокол «По сокращению парниковых газов», принятый в 1997 г., ратифицирован Россией и вынуждает предприятия энергетики, дающие 38 % выбросов твердых веществ, 35 % сернистого ангидрида, 40 % оксидов азота из числа суммарных выбросов этих веществ по России уменьшить количество выбросов. Киотский протокол может в корне изменить отношение к природоохранным технологиям.

Бывают ситуации, которые просто обязывают к совместным действиям даже тех, кто не разделяет жизненные принципы и приоритеты друг друга. Есть вещи, которые заставляют единомышленников еще теснее сплотиться. К сожалению, обычно это проис­ходит во время бедствий и катастроф. Давайте при­знаем: сегодня наступило именно такое время.

Уже прошло более двух десятилетий с объявле­ния начала «эры глобального потепления». Усиление парникового эффекта стало суровой реальностью. По объективным научным данным, доля человека несомненна и велика; влияние же самого глобально­го потепления на человека еще больше. Наводнения и гибельная жара в Европе, африканская засуха, ура­ганы в Америке и Азии, таяние антарктических льдов - все это не сценарий фильма катастрофы об отда­ленном будущем, а горькая реальность.

Однако надежда есть: еще в конце прошлого века человечество осознало опасность и стало предпри­нимать шаги для изменения ситуации. Одним из та­ких шагов стало принятие Киотского протокола об ограничении эмиссии парниковых газов. Несмотря на то, что Киотская конференция прошла еще 8 лет назад, ввести Протокол в действие удалось лишь в 2005 году, и только благодаря тому, что его ратифи­цировала Россия в ноябре 2004 г.

Для нашей страны, да и для мира в целом, это очень важный шаг, накладывающий, помимо мораль­ного удовлетворения, много обязательств. Прежде всего, это снижение количества парниковых газов. Однако экономика любой развитой страны требует развития производства и, следовательно, увеличения потребления топлива. Пока наша энергетика осно­вывается на угле, нефти и газе, это автоматически означает рост выбросов СО2. Разрешить эту дилем­му можно лишь одновременной модернизацией про­изводства и снижением энергопотребления. И если современные технологии могут лишь отчасти улуч­шить КПД электростанций, то жилой сектор и ком­муникации составляют грандиозный резерв, зачас­тую превышающий квоты целых стран!

Приведем лишь несколько цифр: около 40 % выб­росов СО2 образуется при сжигании топлива, используемого для отопления (или охлаждения) зданий. При этом на долю энергетики в России приходится основная часть выбросов углекислого газа (основного антропоген­ного парникового газа).

Необходимо дать понять всем и каждому: девиз «после нас - хоть потоп» может стать горькой реальностью уже в ближайшее время... И особая роль в разъяснении опасностей существующего по­ложения вещей принадлежит именно средствам мас­совой информации. Только изменение приоритетов общества может сдвинуть дело защиты климата Зем­ли в благоприятном направлении.

Может возникнуть резонный вопрос: понятно, почему Фонд дикой природы озабочен экологичес­кими проблемами, но что заставляет крупнейшую международную промышленную корпорацию уча­ствовать в «зеленом» движении? Ответ прост - в ус­ловиях надвигающейся катастрофы мы все должны по мере сил бороться с загрязнением окружающей среды, снижать антропогенное воздействие на при­роду. Для отдельного человека - это экологичный стиль жизни, для средств массовой информации -публикации на тему защиты Земли, для промышлен­ных корпораций - тесное участие в работе обще­ственных и государственных природоохранных орга­низаций. Все мы вместе делаем одно общее дело -даем возможность нашим детям и внукам жить на чистой, безопасной планете.

Контрольные вопросы

1. Выбросы теплоэнергетических установок, ТЭО в окружающую среду

Общие представления о химическом загрязнении окружающей среды.

Назовите основные источники химического загрязнения биосферы.

Физико−химические свойства загрязнителей ТЭО и котельных.

Как вы считаете, технический прогресс и природа совместимы на современном уровне?

Назовите самые опасные загрязнители от ТЭЦ и котельных, сбрасываемые в атмосферу.

Можно ли использовать газообразные, твердые и жидкие отходы ТЭО?

Что Вы понимаете под терминами ПДК, ПДВ, ОВОС?

2. Сточные воды ТЭО и котельных

Назовите ПДК вредных веществ от ТЭО, сбрасываемых в водоемы.

Влияние загрязнителей воды гидрозолоудаления на грунтовые воды.

Технология обработки обмывочных вод.

Перечислите основное оборудование по очистке нефтезагрязненных вод.

Какую опасность представляют воды химводоочисток?

Как  решается проблема с отработавшими растворами от промывок и консервации теплосилового оборудования.

Основные требования «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений».

3. Очистка дымовых газов

Перечислите исходные факторы, влияющие на выбор аппаратов для улавливания токсичных компонентов в дымовых газах ТЭО.

Укажите особенности улавливания твердых продуктов сгорания мазута.

Кратко представтьте типы центробежных золоуловителей.

Использование ванадия из уловленных дымовых газов.

Перечислите процессы, протекающие в мокрых золоуловителях.

Перечислите основные направления использования золошлаковых материалов (ЗШМ).

ЗШМ ТЭО − как вторичное сырье для различных отраслей промышленности.

4. Снижение выбросов токсичных газообразных продуктов

Воздействие оксидов серы на окружающую среду.

Перечислите методы сероулавливания.

Образование оксидов азота.

Перечислите методы подавления образования оксидов азота и бенз(а)пирена.

Укажите действующие в России нормы ПДК токсичных веществ в дымовых газах ТЭЦ, мини−ТЭЦ и котельных.

Укажите причины неработоспособности газоулавливающих установок (по оксидам серы, азота, бенз(а)пирена) на ТЭЦ , ТЭО и котельных.

Как проверяется эффективность работы газоочистительных устройств?

Библиографический список

 1. Абрамов, А.И. Повышение экологической безопасности ТЭС / А.И. Абрамов.

2. Охрана окружающей среды: учеб. для техн. спец. вузов / С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др.; под ред. С.В. Белова. – М.: Высш. шк., 1991.

3. Внуков, А.К. Защита атмосферы от выбросов: справ. / А.К. Внуков. – М.: Энергоатомиздат, 1992.

4. ГОСТ Р 50831-95. Нормативы удельных выбросов в атмосферу для котельных установок – М.: Изд-во стандартов, 1996.

5. Гужулев, Э.П. Ноосферная концентрация единого безотходного энергетического комплекса / Э.П. Гужулев – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2000.

6. Гужулев, Э.П. Рациональное использование золы ТЭЦ / Э.П. Гужулев, Ю.Т. Усманский – Омск: Изд-во ОмГТУ, 1998.

7. Ермохин, Ю.И. Познай свой дом, помоги природе и себе / Ю.И. Ермохин, Э.П. Гужулев – Омск, 1998.

8. Котлер, В.Р. Беликов, С.Е. Промышленно-отопительные котельные / В.Ф. Котлер, С.Е. Беликов. – СПб.: Энерготех. 2001.

9. Инженерная защита окружающей среды: материалы региональной конф. 25.05.2002 – Омск, 2002.

10. Нормативные документы расчета выбросов в атмосферу паровыми котлами энергообъекта РД 153-34.1-02-316-99.

11. РД 34.02.305-98 Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок мини-ТЭЦ – М.: ВТИ, 1998.

12. Рихтер, Л.А. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов мини-ТЭЦ / Л.А. Рихтер, Э.И. Волков, В.Н. Попровский – М.: Энергоиздат, 1991.

13. Росляков, П.В. Методы расчета выбросов вредных веществ с дымовыми газами котлов / П.В. Росляков, Л.Е. Егорова, И.Л. Ионкин – М.: МЭИ, 2000.

14. Штриплинг, Л.О., Гужелев, Э.П., Чебакова, И.Б., Теплоэнергетика и экологические проблемы: учеб. пособие для вузов – Омск.: Изд-во ОмГТУ,


На главную