150905 (Система тепло- и энергоснабжения промышленного предприятия), страница 23

Основным видом топлива для котельной ЗАО "Термотрон-завод", расположенного в городе Брянске, является природный газ из газопровода Брянск-Смоленск.

Основные характеристики данного газа:

1). Определяем расход газа котельной:

.

2). Определяем выброс оксида углерода:

(122)

где В = V_газа = 0,62 м³/с – расход топлива;

q₄ = 0 – потери тепла с механическим недожогом; - выход оксида углерода, г/м³; q₃ = 0,5 % - потеря теплоты от химического недожога; R = 0,5 – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленный наличием СО в дымовых газах;

;

3). Количество оксидов азота, выбрасываемых в единицу времени, определяем по формуле:

, (123)

где b = 0, так как мероприятия по снижению выбросов оксидов азота не предусмотрены.

4). Определяем выброс бенз(а)пирена.

Определяем концентрацию бенз(а)пирена в дымовых газах:

, (124)

где q_пг = 0,111 МВт/м²– теплонапряжение поверхности зоны активного горения;

q_v = 421 кВт/м³ – теплонапряжение топочного объёма (является проектной величиной, определяется из технической документации на котел);

_т" – коэффициент избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки;

k_р – коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции (k_р = 1);

k_д – коэффициент, учитывающий нагрузку котла;

k_ст – коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива (k_ст=1,7).

.

.

Массу выброса бенз(а)пирена М_бп в граммах в секунду рассчитывают по следующей формуле:

М_бп = В · V_cr · С_бп; (125)

где В – расход топлива, кг/с (м³/с).

С_бп – концентрацию бенз(а)пирена в сухом дымовом газе;

V_cr – объём сухих дымовых газов м³/м³.

V_cr = V + 0,984 ( – 1) · V – (126)

V , V , – соответственно объём дымовых газов, воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного м³ топлив в м³/м³.

V_cг = 10,72 + 0,984 (1,4 – 1) · 9,54 – 2,14 = 12,33 м³/м³.

М_бп = 0,62 · 12,33 · 0,000026 = 0,000198 мг/с = 0,000000198 г/с.

Так как значение выброса бенз(а)пирена значительно ниже его предельно-допустимого, то в дальнейших расчетах им можно пренебречь.

Для не превышения ПДК дымовые газы выбрасываются в дымовую трубу и рассеиваются в атмосфере. Максимальная концентрация каждого токсичного соединения в приземном слое атмосферы не должна превышать предельной допустимой концентрации данного вещества ПДК_м.р. в атмосферном воздухе:

С_max ПДК_м.р.

Значение С_max при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем (трубы) при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии , м от источника определяют по формуле:

, (127)

где – коэффициент, зависящий от условий вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F– безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц загрязняющих веществ в атмосферном воздухе;

– высота трубы над уровнем земли, м;

– безразмерные коэффициенты, учитывающие условие выхода газовоздушной смеси из источника (трубы);

ºС

– разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и воздуха, ºС;

– объём выбрасываемой газовоздушной смеси, м³/с.

Соответственно получаем:

Максимальная концентрация каждого токсичного соединения в приземном слое не превышает максимально разовой предельно допустимой концентрации данного вещества ПДК в атмосферном воздухе и существование котельной ЗАО "Термотрон-завод" отрицательного влияния на окружающую среду не оказывает.

Плату за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленные предельно допустимые нормативы выбросов, определяют путём умножения соответствующих ставок платы на величину загрязнения и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ.

Пн атм = SUM Снi атм · Мi атм (128)

при Мi атм ≤ Мнi атм, где

i – вид загрязняющего вещества (i = 1, 2, 3... n);

Пн атм – плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов (руб.);

Снi атм – ставка платы за выброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов выбросов (руб.);

Мi атм – фактический выброс i-го загрязняющего вещества (т);

Мнi атм – предельно допустимый выброс i-го загрязняющего вещества (т).

Снi атм = Нбнi атм · Кэ атм, где:

Нбнi атм – базовый норматив платы (руб.) за выброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов;

Кэ атм – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы в данном регионе.

Пн атм=0,6 ·1,9 ·0,15768+52 ·1,9 ·0,18291=18,25 руб.

7.3 Расчет защитного зануления

Существующие электрозащитные мероприятия можно разделить на следующие основные группы:

1. Организационные мероприятия (для квалифицированного персонала), включающие оформление работ нарядом-допуском, подготовку рабочих мест и допуск к работе, надзор во время выполнения работы и т. п.

2. Организационно-технические мероприятия, включающие изоляцию и ограждение токоведущих частей электрооборудования; безопасные режимы работы сети; применение блокировок, защитных средств, защитной изоляции, сигнализации, переносных заземлителей, предупредительных плакатов; изолирование рабочего места и др.

3. Технические меры защиты, предусматривающие:

– защитное заземление;

– автоматическое отключение питания (защитное зануление, защитное отключение);

– уравнивание (выравнивание) потенциалов;

– двойную изоляцию, изолирование рабочего места;

– сверхнизкое (малое) напряжение;

– защитное электрическое разделение сетей;

– контроль, профилактика изоляции, обнаружение её повреждений, защита от замыканий на землю;

– защиту от перехода напряжения с высшей стороны на низшую;

– грозозащиту.

В стандарте ГОСТ Р МЭК 61140-2000 основное правило защиты от поражения электрическим током сформулировано следующим образом: опасные токоведущие части не должны быть доступными, а доступные проводящие части не должны быть опасными в нормальных условиях и при наличии неисправности.

В настоящее время одним из наиболее эффективных электрозащитных средств является автоматическое отключение источника питания, включающее защитное зануление или защитное отключение, которое защищает человека от поражения в условиях неисправности электроустановки – при повреждении или пробое изоляции электроустановки на корпус. Этот способ является превентивным электрозащитным мероприятием и в сочетании с современными системами заземления (TN-S, TN-C-S, ТТ) обеспечивает высокий уровень электробезопасности при эксплуатации электроустановок в сетях до 1000 В .

Задача защитного зануления – быстрое и надёжное автоматическое отключение электрооборудования при нарушении изоляции и появлении на корпусах электрооборудования опасного напряжения.

Для решения этой задачи металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением, соединяют проводниками с заземлённой нейтральной точкой обмотки источника тока или её эквивалентом (глухозаземлённой нейтралью). Принципиальная схема зануления в сети трёхфазного тока показана на рис.21.

Проводник, обеспечивающий соединения зануляемых частей с глухозаземленными нейтральной точкой, называется нулевым защитным проводником. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, кожухи шинопроводов, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий, подкрановые пути и т. д.

Принцип действия зануления заключается в том, что при появлении напряжения на нетоковедущих частях оборудования возникает ток короткого замыкания I_к.з., то есть замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками (петля "фаза – ноль"). Его значение превышает номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или автоматических выключателей (расцепителя автоматического выключателя, магнитного пускателя со встроенной тепловой защитой, контактора с тепловыми реле и т. п.) не менее чем в 3 раза. При такой силе тока короткого замыкания происходит быстрое перегорание плавкой вставки (или срабатывание других автоматических защитных средств). Перегорание плавких вставок происходит за 5…7 с, отключение повреждённых фаз автоматическими устройствами – за 1…2 с.

Рис.21 Принципиальная схема защитного зануления корпуса электрооборудования в трёхфазной сети до 1000 В (1 – аппараты защиты от токов короткого замыкания (предохранители, автоматические выключатели и т. п.); 2 – корпус электрооборудования; I_к.з. – ток короткого замыкания; I_з. – часть тока короткого замыкания, протекающая через землю; Z_т – сопротивление обмотки трансформатора; R_н – сопротивление нулевого провода; R_ф – сопротивление фазного провода; R₀ – сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока; R_п – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника)

Из рис.21 видно, что для схемы зануления необходимо наличие глухого заземления нейтрали обмоток источника тока и повторного заземления нулевого защитного проводника. Заземление нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть, предназначено для снижения напряжения занулённых корпусов (а следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю. Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления и в этом смысле без него можно обойтись.

Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к занулённому оборудованию в период, пока существует замыкание фазы на корпус.

Это связано с тем, что напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединённых к нему корпусов исправного электрооборудования окажется близким по значению фазному напряжению сети. Это напряжение будет существовать длительно, поскольку повреждённая установка автоматически не отключится, и её трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.

При проектировании систему защитного зануления рассчитывают по трём характеристикам: 1) на отключающую способность; 2) на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчёт заземления нейтрали); 3) на безопасность прикосновению к корпусу электрооборудования при замыкании фазы на корпус (расчёт повторного заземления нулевого защитного проводника).

Расчёт системы защитного зануления на отключающую способность сводится к выбору плавких вставок предохранителей, гарантирующих срабатывание системы.

7.3.1 Задание

Рассчитать систему защитного зануления для трёхфазной четырёхпроводной линии напряжением 380/220 В, питающей асинхронный электродвигатель 4А80А4У3 (частота вращения n = 1500 мин^-1).

Дано: источник тока – трансформатор мощностью 160 кВ·А с номинальным напряжением обмоток 6/10 кВ и схемой соединения обмоток λ (звезда).