Diplom (Разработка воздухоохранных мероприятий для снижения вредных выбросов котлов ТПГЕ - 215 Комсомольской ТЭЦ-3), страница 6

где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период времени, т (тыс. м3).

Суммарный выброс оксида углерода от Комсомольской ТЭЦ-3 будет равен:

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

ПДВ является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для конкретного источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от этого источника, а также выбросы от всей совокупности источников города при их рассеивании в атмосфере не создадут приземных концентраций, превышающих установленные нормативы качества воздуха. ПДВ позволяет не только более эффективно бороться с увеличением абсолютных выбросов, но и четко выявлять ответственность каждого предприятия за загрязнение атмосферы.

В нашей стране отсутствует общероссийские нормы ПДВ, но для каждой котлеьной в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 устанавливаются свои нормативы ПДВ для всех вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Расчет ПДВ продуктов сгорания котла ТПГЕ-215 производится по формуле [13]:

где -предельно допустимая концентрация i-го вещества;

– величина фоновой концентрации вредного вещества, ;

– высота источника выброса (дымовой трубы) над уровнем земли, равная 200 м;

– расход газовоздушной смеси, ;

– разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха ,К;

А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы( для Дальнего Востока - 200);

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ – 1);

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (для равнинного ландшафта ).

Предельно допустимая концентрация вредных веществ, образующиеся на Комсомольской ТЭЦ-3 , представлена в таблице 3.2 [14].

Таблица 3.2

Предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов

Расход газовоздушной смеси определяется по формуле [13]:

где – диаметр устья источника выброса, равная 7,2 м;

- средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса,12 м/с;

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f и :

Коэффициент n=1 при .

Коэффициент m определяется в зависимости от f по рисунку 3.1. Коэффициент m равен 1,1.

Рассчитаем ПДВ для диоксида азота, выбрасываемые от Комсомольской ТЭЦ-3 по формуле (3.28)

Рисунок 3.1 График зависимости f от m[13]

Проведем анализ выполненных расчетов фактических выбросов загрязняющих веществ и предельно допустимых, т.е ПДК. Для удобства результаты расчетов приведём в табличной форме (таблица 3.3).

Таблица 3.3

Результаты расчетов ПДВ и фактических выбросов

Из таблицы 3.3 можно сделать вывод, что фактические выбросы оксида углерода и бенз(а)пирена не превышают ПДВ, а для диоксида азота требуется разработка воздухоохранных мероприятий так, как фактический выброс превышает ПДВ на 245,16 г/с.

4 Разработка технических решений для снижения выбросов

4.1 Существующие технические решения для снижения выбросов на ТЭЦ

Так как только фактический выброс оксида азота превышает ПДВ, то все воздухоохранные мероприятия будут направлены на снижения выбросов оксидов азота.

Из анализа механизмов образования оксидов азота при сжигании топлива следует, что уменьшения образования можно достичь, реализовав мероприятия, направленные [10]:

1) на снижение температуры горения;

2) уменьшение времени пребывания продуктов сгорания в области высоких температур;

3) создание зон реакций с восстановительной атмосферой (избыток воздуха меньше единицы), где образование NO из азота топлива затруднено и восстановление оксидов азота идет до молекулярного азота.

Для снижения выбросов оксидов азота на электростанциях проводят следующие режимно-технические мероприятия [10]:

1) использование горелок с низким выбросом (снижение до 60 %);

2) ступенчатое сжигание топлива (снижение на 35-45 %);

3) ступенчатую подачу воздуха ( снижение до 50 %);

4) рециркуляцию дымовых газов (снижение до 33 %);

5) впрыск воды в ядро факела (снижение 25-44 %);

6) комбинацию первычных мероприятий (снижение до 90 %).

4.1.1 Горелки с низким выбросом

У горелок с низким выбросом , которые созданы в многочисленных вариантах, организована ступенчатая подача воздуха. Принцип работы такой горелки заключается в следующем. В ядро факела подается количество воздуха, недостаточное для обеспечения полноты горения (кислородный «голод»), в то время как во внешнюю зону горения подается избыточное количество воздуха, чтобы обеспечить полноту сгорания топлива. Кроме того, конструкция горелки позволяет поддерживать рециркуляцию вохдуха внутри зоны горения [10].

Применение этих горелок дает возможность снизить выбросы оксидов азота до 60 % для газомазутных котлов, не ухудшая технико-экономические показатели котла.

4.1.2 Ступенчатое сжигание топлива

При ступенчатом сжигании топлива в топке котла размещают в несколько ярусов. Подача воздуха (избыток воздуха) изменяется то поярусно. При двухступенчатом сжигании нижний ряд горелок получает недостаточное для стехиометрического горения количества воздуха, а верхние ряды горелок, наоборот, получают избыточное его количество[10].

Уменьшение выбросов оксидов азота при ступенчатом сжигании топлива в среднем составляет: при сжигании угля – до 40 %, мазута – до 35 %, при сжигании природного газа – 45%. Использование ступенчатого сжигания топлива в топке котла приводит к снижению технико-экономических показателей котла. Увеличивается избыток воздуха на выходе из топочной камеры, при этом возрастает температура газов на выходе из топки в среднем на 4-5 , а КПД котла снижается на 0,2-0,5%. Кроме того, несколько увеличивается расход электроэнергии на собственные нужды что приводит к дополнительному снижению КПД котла на нетто на 0,1-0,8 %.

4.1.3 Рециркуляция дымовых газов

Рециркуляция дымовых газов из конвективной шахты в тракт воздуха осуществляется, как правило, с помощью дополнительного дымососа рециркуляции газов (ДРГ) (рисунок 4.1).

Для улучшения перемешивания газов рециркуляции с воздухом, который поступает в топочную камеру, устанавливают смесители. Доля рециркулирующих газов обычно не превышает 20 %. Благодаря рециркуляции дымовых газов снижаются концентрация кислорода в зоне горения топлива и температура горения [10].

Уменьшение выбросов при использовании данного метода может доведено: при сжигании угля до 25%, при сжигании мазута до 30%, при сжигании природного газа да 33 % [10].

Рисунок 4.1 Принципиальная схема дымовых газов котла с использованием дымососов рециркуляции газов

ДРГ-дымосос рециркуляции газов; ДВ-дутьевой вентилятор; ДС-дымосос; РВП- регенеративный воздухоподогреватель; СК- смесительная камера.

Технико-экономические показатели ТЭС при этом заметно ухудшаются. Возрастет расход электроэнергии на собственные нужды (за счет привод дымососов рециркуляции газов).Кроме того, растет температура уходящих газов, что приводит к снижению КПД котла на 0,6-1,3%.

Иногда рециркуляцию дымовых газов осуществляют на всасе дутьевых вентиляторов, если при этом имеется достаточный запас их производительности. Доля рециркуляции при этом обычно не превышает 10%. В этом случае также возрастает температура уходящих газов и снижается КПД котла, возрастают затраты электроэнергии на собственные нужды из-за роста электроэнергии на дутьевые вентиляторы [10].