Энергосбережение и экология
ГЛАВА 14 энергосбережение и экология
В современных условиях рыночных отношений энергосбережение и экология признаны главными приоритетами стратегии России.
Производство тепловой энергии и пара для нужд ЖКХ базируется на сжигании твердых, жидких и газообразных топлив в котельных и печках, в результате чего в воздух поступают значительные количества твердых и газообразных выбросов.
Объем вредных веществ, образующихся при сжигании топлива, зависит от его вида, количества и способа сжигания.
При использовании в котельной твердого топлива образуется пыль, объем которой зависит от вида топки и способа подготовки топлива, от химического и механического недожога, от зольности топлива и содержания горючего в уносе.
Если котельная работает на жидком топливе, то основным выбросом будет сернистый ангидрид, количество которого зависит от содержания серы в топливе.
Образование оксида углерода и диоксида азота для всех видов топлива зависит от химической неполноты и низшей теплоты сгорания топлива в рабочем состоянии.
Для котлов, работающих на мазуте, возможен выброс пятиоксида ванадия, объем которого определяется его содержанием в топливе. Поэтому любое снижение количества использованного топлива при соблюдении норм теплопотребления снижает нагрузку на атмосферу с заметным экологическим эффектом (табл. 14.1).
Продукты сгорания органических топлив содержат в своем составе различные количества загрязняющих веществ, каждое из которых обладает различной токсичностью.
Рекомендуемые материалы
Суммарный показатель вредности ПE энергетических топлив и продуктов их сгорания можно выразить суммой частных показателей вредности
, (14.1)
где Пi - значения частных показателей вредности, характеризующих удельное количество вредного вещества и его относительную токсичность.
Эти показатели должны быть приведены к безразмерному виду, в количественном отношении - пересчитаны на условное топливо, а их токсичность - выражена как отношение ПДК данной примеси к ПДК золы.
Частные показатели вредности для топлива с золой определяются по формуле
, (14.2)
где Гi - масса примеси в рабочем топливе, %;
- степень удаления данной примеси из дымовых газов перед их выбросом в атмосферу, %;
F - безразмерный коэффициент, изменяющийся для твердых частиц в пределах от 2 до 3;
Мт, Мr - относительные молекулярные массы примеси в топливе и продуктах его сгорания;
ПДКI - предельно допустимая концентрация примеси в приземном слое атмосферного воздуха, мг/м3.
Частные показатели вредности при образовании газообразных выбросов определяются по формуле
, (14.3)
где Сi - концентрация данной примеси в 1 м3 дымовых газов при нормальных условиях, г/м3;
Vr — объем дымовых газов, получающихся при сжигании 1 кг топлива при нормальных условиях, м3/кг;
Qнр - низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг;
— степень очистки дымовых газов от данной примеси перед выбросом газов в атмосферу.
По формулам (14.1-14.3) выполнены расчеты суммарного показателя вредности для трех видов топлива ПE и продуктов их сгорания.
ПSO2 - показатель вредности по сернистому ангидриту;
ПNO2 - показатель вредности по диоксиду азота;
П3 — показатель вредности по золе;
ПV2O5- показатель вредности по ванадию.
Чем больше ПE, тем выше затраты по защите окружающей среды и тем меньше выигрыш от энергосбережения.
Кроме того, за счет снижения расхода теплоносителя возможно уменьшение расхода электроэнергии на его перегонку.
Таким образом, при определении приоритетных направлений ресурсо- и энергосбережения и их иерархии выбираются те направления, которые одновременно способствуют рациональному использованию природных ресурсов, улучшению экологической ситуации, обеспечению качества среды жизнедеятельности, в том числе за счет улучшения микроклимата в жилых, общественных и производственных помещениях.
Таблица 14.1
Энергоэкологическая эффективность снижения выбросов загрязняющих веществ при сжигании органического топлива в котлах
Метод, технология | Снижение выбросов, % | Удо-рожа ние | ||||||
NOx | SOx | Твердые частицы | Сажа | СО | Бенз(а)-пирен | |||
Повышение к. п. д. котла на 1%при Nk=1 МВт | 1,4 | 1,4 | 1,4 | Более 1,5 раза | Экономия | |||
То же, при Nk=10 МВт | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,3 раза | То же | |||
Оборудование котлов и котельной КИП | 4,7 | 4,7 | 4,7 | Более 7 раз | Нет | |||
Автоматизация поточных процессов | 11-14 | 4-7 | 11-14 | Более 14 раз | Нет | |||
Оптимизация подачи воздуха | 20 | 4-7 | - | 5-10 раз | Нет | |||
Ступенчатый подвод окислителя (только для газа) | 20-50 | - | - | - | - | - | Нет | |
Оптимизация режима работы котла | 10-15 | - | 10 | 1,5-2 раза | Данных нет | Нет | ||
Своевременная и качественная наладка оборудования | 10-15 | 0 | 10-20 | Более 20 | То же | Нет | ||
Применение современных ТГУ | 20-25 | 0 | 10-40 | 20-40 | 1,5 раза | Нет | ||
Рециркуляция продуктов сгорания (на 1 % рецир-кулянта)* | 1-3 (газ) 0,5-1,5 (мазут) | 80-90 | - | Возможно увеличение выбросов | Данных нет | 10-30 | ||
Перевод на газовое топливо с жидкого | 20-25 | - | 99 | 5-10 раз | 2-3 раза | 2-10 раз | Нет | |
Использование искусственных видов топлива из угля и отходов | 10-15 | 100 | 90 | 2-7 раз | - | 70-110 | ||
Сжигание смеси из жидких видов топлива | 15-20 | 3-5 раз | 5-7 раз | - | Нет | |||
Использование присадок к мазуту | 15-20 | 20- 25 | 20-40 | 1,5-2,0 раза | 10- 25 | |||
Сжигание ВМЭ | 30 | 50-80 | 50 | В лекции "Интенсивная терапия сепсиса" также много полезной информации. 50 | - | Нет | ||
* Рекомендуется применение на котлах мощностью более 5 МВт
Рис. 14.1. Расположение режимных точек насосной станции при разных способах регулирования расхода.