Diplom (Разработка воздухоохранных мероприятий для снижения вредных выбросов котлов ТПГЕ - 215 Комсомольской ТЭЦ-3)

Содержание

Введение………………………………………………………………………...…4

1 Анализ Комсомольской ТЭЦ-3, как источника загрязнения атмосферы. Характеристика сжигаемого топлива на ТЭЦ…….…………………………….5

1.1 Характеристика источников загрязнения атмосферного воздуха г.Комсомольска-на-Амуре……………………………………………….…….....5

1.2 Характеристика Комсомольской ТЭЦ-3 и котельного оборудования….…7

1.3 Используемое топливо на котлоагрегатах Комсомольской ТЭЦ-3. Его характеристика и состав………………………………………………..…..13

1.3.1 Основное топливо…………………….……………………………………13

1.3.2 Мазут как резервное топливо…………………..…………………………15

2 Горение газообразного топлива и механизмы образования вредных веществ……………………………………..…………………………………….17

2.1 Реакция горения газов с кислородом и воздухом………………….………17

2.1.1 Реакция горения газов с кислородом……………………………………..17

2.1.2 Реакция горения газов с воздухом……………………………..…………19

2.2 Теплота сгорания газа и её расчет……………………….…………………20

2.3 Анализ механизмов образования вредных веществ при горении топлива…………………………………………………………………..……….22

2.3.1 Механизмы образования оксидов азота при горении природного газа………………………………………………………………………………..22

2.3.2 Механизмы образования оксида углерода при горении природного газа………………………………………………………………….24

2.3.3 Анализ механизма образования канцерогенных углеводородов…..…...25

3 Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании газа……....28

3.1 Расчет выбросов оксида азота с продуктами сгорания топлива……….....28

3.2 Расчет выбросов бензапирена с продуктами сгорания топлива……….…35

3.3 Расчет выбросов оксида углерода с продуктами сгорания топлива……...37

3.4 Расчет предельно-допустимого выброса вредных веществ от котлоагрегата ТПГЕ-215……………………………..………………………….38

4 Разработка технических решений для снижения выбросов  ……….…..42

4.1 Существующие технические решения для снижения выбросов   на ТЭЦ………………………………………………………………….……………42

4.1.1 Горелки с низким выбросом ……………..…………………………..44

4.1.2 Ступенчатое сжигание топлива…………………………………………...44

4.1.3 Рециркуляция дымовых газов…………………….………………………45

4.1.4 Впрыск воды в ядро факела……..………………...………………………46

4.1.5 Применение комбинаций технических мероприятий……………..…….46

4.2 Воздухоохранные мероприятия, предлагаемые для введения в Комсомольскую ТЭЦ-3 для снижения выбросов оксидов азота…..….……...48

Заключение…………………………….…………………………………………51

Список используемых источников……………………………………………..53

Введение

Любая деятельность людей связана с потребление электрической энергии.

Около трех четверти необходимой для жизни электроэнергии производит теплоэнергетика. ТЭЦ относятся к одним из самых загрязняющих отраслей. По объемам выброса вредных веществ в атмосферу ТЭС занимают лидирующие место. Это почти больше 30% от общего числа выбросов всех предприятий. Суть данной отрасли заключается в том, чтобы получить энергию при сжигании горючего топлива.

Горение – это химический процесс соединения горючего вещества с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением теплоты и излучением света. Возникновение горения и его протекание возможны только при определенных условиях. Подвод к очагу горения горючего газа, его тщательное перемешивание с необходимым количеством воздуха, а также достижение определенного температурного уровня.

В качестве топлива могут быть использованы: мазут, уголь, газ, торф, сланец. Основными вредными веществами выбрасываемых в атмосферу при сжигании топлива на ТЭЦ являются: зола, твердые частиц, оксиды углерода, оксиды и диоксиды азота, а также различные канцерогенные вещества. температуры воздуха на планете, ее среднегодовых показателей, что называется парниковым эффектом. Плохая экология ТЭЦ является причиной скопления в нижних слоях атмосферы аэрозольных химически вредных частиц и органической пыли.

1 Анализ Комсомольской ТЭЦ-3, как источника загрязнения атмосферы. Характеристика сжигаемого топлива на ТЭЦ

1.1 Характеристика источников загрязнения атмосферного воздуха г.Комсомольска-на-Амуре

Комсомольск-на-Амуре является крупным промышленным городом Хабаровского края. На нем расположено около 1500 источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Основными загрязнителями атмосферы являются предприятия, которые производят и передают тепло- и электроэнергию (СП «Комсомольская ТЭЦ-3», СП «Комсомольская ТЭЦ-2» филиала Хабаровской генерации ОАО «Дальневосточная генерирующая компания»),производство нефтепродуктов и ядерных материалов (ООО «РН-Комсомольский НПЗ»), металлургическое производство и производство готовых металлических изделий (ОАО «Амурметалл»). Также одним из основных загрязнителей атмосферного воздуха является автотранспорт. Он дает около 50% в суммарный выброс загрязняющих веществ [1].

Помимо большого количества источников загрязнения атмосферы в городе, Комсомольск характеризуется не благоприятным климатическим фоном для рассеивания загрязняющих веществ. Это связано из-за слабых ветров, штилей и мощных термических инверсий, которые характерны для зимнего периода года. Все это приводит к тому ,что все загрязняющие вещества концентрируются в нижних слоях тропосферы. Малое количество осадков зимой также не способствует очищению воздуха. По данным ГГО им. Воейкова, территория города Комсомольска-на-Амуре находится в зоне высокого ПЗА характеризуется неблагоприятными метеорологическими условиями для рассеивания загрязнителей в воздухе. Особенно неблагоприятные условия складываются зимой, когда потенциал загрязнения атмосферы увеличивается по сравнению с летом почти в 1,5 раза. Экологическая ситуация несколько улучшается в летний период, что связано со значительным количеством осадков, вымывающих примеси из атмосферы. В весенний и осенний периоды также складываются более благоприятные условия для рассеивания загрязняющих веществ, когда сильные ветра по долине Амура способствуют выносу примесей за пределы города. В результате вышеперечисленных не благоприятных факторов, сложившиеся в городе, Комсомольск-на-Амуре до 2011 года входил в число 35 самых грязных городов России, занимая в этом списке 22 место, а по ряду показателей выходил на первые позиции. Так, по запыленности атмосферы и содержанию свинца в воздухе город занимал одно из первых мест, содержанию формальдегида – 2 место, фенола – 5 место, бенз(а)пирена – 20 место. С 2011 года в результате снижения выбросов загрязняющих веществ наш город исключен из этого списка [1].

Атмосфера города значительно загрязнена взвешенными веществами. Среднегодовые концентрации взвешенных веществ составляют 2 ПДК (предельно допустимые концентрации), что является самым высоким в крае. Концентрация взвешенных веществ увеличивается в период отопительного сезона, когда ТЭЦ начинают работать на полную мощность. Особенно большой вклад в выбросы взвешенных веществ дает ТЭЦ-2, работающая частично на угле (доля угля в топливе составляет около 30%). В последние годы выбросы пыли на ТЭЦ-2 увеличились в связи с переходом станции на уголь Ургальского месторождения, являющегося более зольным. Также содержание взвешенных веществ в атмосфере увеличивается в весенний период, что связано с естественными природными причинами. В результате этого больше всего загрязнена центральная часть города, т.к ТЭЦ-2 расположена в центре города. В городе остаются стабильно высокими концентрации бенз(а)пирена (среднегодовые концентрации 2,7 ПДК), формальдегида, диоксида азота, оксиды углерода основным источником которого является автотранспорт [3].

1.2 Характеристика Комсомольской ТЭЦ-3 и котельного оборудования

Комсомольская ТЭЦ-3 является самой мощной электростанцией в городе. Является структурным подразделением филиала «Хабаровская генерация» АО «Дальневосточная генерирующая компания», дочернее общество ПАО «РАО Энергетические системы Востока». Введен в эксплуатацию в 1988 году [2].

Тип ТЭС - моноблочная, кол-во энергоблоков - 2.

Установленная электрическая мощность - 360 МВт, тепловая – 1240 Гкал/ч (из них 520 приходится на турбоагрегаты).

Годовая выработка электроэнергии – 1348 млн.кВт*ч, тепла 1651 тыс.Гкал [2].

Комсомольская ТЭЦ-3 также является самой молодой в крае и единственной в крае электростанцией, работающая полностью на природном газе. В топливном балансе ТЭЦ-3 нет угля, что является уникальной особенностью для электростанций востока России.

Основным видом деятельности электростанции является производство электроэнергии и передачу ее в сеть, а так же, в отопительный сезон, производство тепловой энергии в соответствии с диспетчерскими графиками электрических и тепловых нагрузок при соблюдении установленных норм и стандартов.

Неосновная деятельность - оказание услуг связи, железнодорожные услуги, хранение мазута, услуги водоснабжения, передача в аренду нежилых помещений, коммунальные услуги, производство и реализация кислорода, ремонт кислородных баллонов.

Фактическая численность персонала на ТЭЦ-3 является 480 человек.

Основные цеха на ТЭЦ: котлотурбинный (включая пиковую водогрейную котельную и топливный участок), электрический, химический, цех тепловой автоматики и измерений, цех по ремонту тепломеханического оборудования и сетей, водогрейная котельная «Дземги».

К 2023 году ДГК («Дальневосточная генерирующая компания») собирается ввести в эксплуатацию парогазовую установку в результате чего мощность электростанции должна увеличиться на 400 МВТ. Использование природного газа позволит снизить издержки при производстве электроэнергии.

На территории предприятия расположены такие модели котлов как: ТПГЕ-215,КВГМ-100 и ГМ-50. Все котлоагрегаты работают полностью на Сахалинском природном газе. В качестве резервного топлива используют топочный мазут от Комсомольской НПЗ марки М-100 [2].

Паровой котел ТПГЕ-215 с естественной циркуляцией предназначен для получения перегретого пара при сжигании природного газа или мазута. Технические характеристики котла представлены в таблице 1.1. Представляет собой однокорпусный барабанный газо-плотный котельный агрегат, изготовленный Таганрогским котельным заводом «Красный котельщик»[4].

Таблица 1.1

Номинальные значения основных параметров

Котельный агрегат имеет Т-образную компоновку и состоит из топочной камеры, разделенной двухсветным экраном, и двух конвективных шахт, соединенных в верхней части переходными горизонтальными газоходами, схема испарения двухступенчатая.