Диссертация (1141533), страница 18
Текст из файла (страница 18)
К видам негативного (вредного) воздействия на окружающую среду в соответствии с Федеральным закономотносятся выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарнымиобъектами (котельная). К источникам выбросов, подлежащим государственномуучету и нормированию, относятся источники выбросов, из которых в атмосферныйвоздух выбрасываются вредные (загрязняющие) вещества, подлежащие государ-111ственному учету и нормированию. Государственному учету и нормированию подлежат вредные (загрязняющие) вещества, указанные в Перечне (утв. приказомМинприроды России от 31.12.2010 № 579).
Согласно этому Перечню, азот оксидаи оксид углерода – вещества, подлежащие государственному учету и нормированию. Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществстационарными источниками установлены Постановлением Правительства РФ от13.09.2016 № 913 «О ставках платы за негативное воздействие на окружающуюсреду и дополнительных коэффициентах». В соответствии с постановлением, на2017-2018г.г. сумма платы рассчитывается отдельно по каждому загрязняющемувеществу:Таблица 4 – Снижение вредных выбросов от использования электрического поля втопке котельнойВеществоСтавкаВыброс доВыброс послеЭкономия,Экономия,Руб./твнедрения, т/гвнедрения, т/гт/гРуб.СО1,67.733.634.096.548NO93,50.460.180.2826.149NO2138,82.821.101.72238.883Экономия средств от сокращения вредных выбросов по трём веществам составит271,6 руб.4.8.4. Затраты на установку и эксплуатацию устройства для генерацииэлектрического поля в топке котлаСостав и усреднённая стоимость установки для генерации электрического поля:1.Установка устройства для генерации электрического поля напряжён-ностью до 75 кВ/м – 350 тыс.
руб.2.Высоковольтные вольфрамовые электроды – 31тыс. руб.3.Электрод заземления из нихромовой проволоки – 32 тыс. руб.4.Токоведущие провода в керамической изоляции – 45 тыс. руб.5.Работы по прокладке кабелей и установки электродов – 80 тыс. руб.1126.Проверка сопротивления изоляции высоковольтной части и сопротив-ления электрода заземления – 66 тыс. руб.7.Пуско-наладочные работы и оптимизация режимов работы котла, раз-работка режимных карт – 100 тыс. руб.Итого: затраты на внедрение электрического поля для активного управления горением составили 632 тыс.
руб.В процессе работы установки затрачивается электрическая энергия на моделирование электрического поля. При нагрузке в 50% от номинальной мощностикотла, мощность генератора электрического поля составила 1,43 кВт/ч. При постоянной работе генератора за год работы котельной (8400 часов работы) потреблениесоставит 11,981 тыс. кВт*ч. При стоимости электрической энергии 5,4 руб. за кВт/чзатраты на круглогодичное поддержание электрического поля в котле составит 64,7тыс. руб.4.8.5.
Сроки окупаемостиПодведём итог экономическому анализу работы (котельной) установки, состоящей из 3 котлов ДКВР-10/13 с электродами, внедрёнными в топку котла дляформирования электрического поля высокой напряжённости.Срок окупаемости составит: 1960,7/3356,297 =0,58 , что составляет менее 1отопительного сезона в г. Нижний Новгород. Последующие расходы на работуустановки будут складываться из затрат на электроэнергию и замену электродовпри выходе из строя.Таблица 5 - Сроки окупаемостиЭкономия/затраты Экономия/затраты,Наименованиев натур. ед.тыс.
руб.4325,56 ГДж/год702,026ЭкономияЭкономия за счёт оптимизации факела и диссоциации водяного пара113Доход за мощность, обеспеченную новым потребителямЭкономия за счёт снижения валового выбросавредных веществ-2654СО - 4.09 т/гNO - 0.28 т/г0,271NOx - 1.72 т/гИтого:3356,297ЗатратыЗатраты на установку устройства на 3 котлаЗатраты электроэнергии на поддержание электрического поля1896-(632/шт.)11982 квт·ч/год64,702Итого:1960,74.9. Влияние на экологиюПри снижении температуры уходящих газов при помощи конденсационноготеплообменника происходит двоякое изменение влияния на экологию местности.С одной стороны, использование теплоты скрытого парообразования позволяетподнять эффективность использования топлива, тем самым снизив объём выбросовкотельной на 10-14%.
С другой стороны, снижение температуры уходящих газовотрицательно сказывается на развеивании продуктов горения над местностью. Высота трубы установлена с учётом распространения продуктов горения с температурой 140 0С.Оксид углерода и бензапирен – продукты неполного окисления метана идругих, более тяжёлых углеводородов газообразного топлива. Промежуточнымипродуктамигоренияметанаявляютсяформальдегидиоксид углерода(CH4→HCHO→CO→CO2). Причина неполного окисления – общий или локальныйнедостаток воздуха в объёме горения, быстрый отвод тепла от факела пламени холодными поверхностями, недостаточное время пребывания продуктов реакции горения в зоне высоких температур при большом теплонапряжении камеры сгорания.При неполном сгорании углеводородного топлива, кроме оксида углерода, могут114образовываться канцерогенные вещества, носителями которых являются полициклические соединения типа бензапирена C20H12 [110].4.9.1.
Защита окружающей среды от вредных выбросов при сжиганииприродного газаНадежность и экономичность работы установок промышленной энергетикисвязаны с важнейшей проблемой - защитой окружающей среды от вредных выбросов. Установки, сжигающие топливо, являются сильнейшими загрязнителями атмосферного воздуха. К числу вредных для здоровья человека компонентов, содержащихся в дымовых газах, относятся сернистый ангидрит SO2, оксиды азота NОx,продукты неполного сгорания (окись углерода, углеводороды и проч.). Среди последних особое место занимают канцерогенные вещества, в том числе бенз-а-пиренили 3,4-бензапирен, являющиеся продуктами неполного сгорания топлива.
Сжигание безсернистого природного газа исключает образование SO2, однако, содержание оксидов азота, по данным [22], достигает в установках промышленной энергетики 300 мг/м3; по данным [20] содержание бенз-а-пирена (СO20Н12) может составить 12-16 мкг/100 м3 в продуктах сгорания природного газа.Применение дожигательных устройств при сжигании природного газа, какотмечено в исследованиях [20], позволяет исключить химический недожог и снизить выброс оксидов азота.
Введение электрического поля в топку котла так жеприводит к снижению химического недожога и вредных выбросов за счёт воздействия на реакцию горения и изменения продуктов сгорания. Как было показано налабораторных испытаниях в первой части, наложение внешнего электрическогополя позволяет снизить образование СО почти до 0, а также существенно снизитьоксиды и диоксиды азота, образующиеся при сжигании газового топлива.
При этомСО является продуктом неполного сгорания топлива, и в некоторых случаях на ужесуществующих установках невозможно добиться полного сгорания топлива путёмрегулировки топливных карт. Замена горелок на более эффективные либо рекон-115струирование котельной для повышения полноты сгорания топлива до 100% является очень затратным мероприятием, вследствие чего малорентабельным. Снижение выбросов оксидов азота - существенный результат. Влияние электрическогополя на повышение температуры должно отрицательно сказываться на выбросахоксида азота, тем не менее замеры отображают падение концентрации NOx в продуктах сгорания.Напомним, что в существующей котельной одновременно были установлены конденсационный теплоутилизатор и электроды для генерации электрического поля в топке котла.
Первая модернизация привела к существенному снижению температуры уходящих газов, что повлекло за собой снижение фактора рассеивания частиц СО и NOx в приземной зоне расположения котельной установки,при этом дымовая труба не подвергалась изменениям. С другой стороны, за счётвнедрения конденсационного утилизатора произошло повышение КПД котлоагрегата. Соответственно, годовой выброс вредных веществ будет сокращён. Использование внешнего электрического поля привело к снижению вредных выбросов,повышению теплового напряжения, а также к увеличенному теплосъёму с топкикотла, при этом затрачивалась внешняя электрическая энергия на поддержаниенапряжения на электродах. Для оценки влияния обоих внедрений на экологическую обстановку близ котельной рассмотрим существующую методику оценкиконцентрации вредных выбросов.Исходные данные для расчёта:- котёл ДКВР-10/13 – 3 шт., конденсационные теплообменники установленына всех котлах, а генератор электрического поля на одном, но его данные экстраполируются на все котлы;- B – расход топлива 211.1 л/с или 2015 тыс.
м3/год;- низшая теплота сгорания по данным ОАО «Газпром» составила Qr = 36[МДж/м3].1164.9.2. Методика расчётов вредных выбросов от установкиРасчёт вредных выбросов ведётся по программе «Эколог» в следующей последовательности:1)Расчет выбросов оксидов азота при сжигании природного газаУдельный выброс оксидов азота при сжигании газа (Kno2, Kno2’)Kno2 = Kno2’ = 0,01· (D·0,5)+0,03 [г/МДж],(84)где:D – паропроизводительность котла 10 т/ч.Выброс оксидов азота (Mnox, Mnox’, Mno, Mno’, Mno2, Mno2’)Mnox = Bp·Qr·Kno2·k·t·a· (1-r) · (1-d) ·kп [т/год],(85)где:к - коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелок;t - коэффициент, учитывающий температуру воздухаt = 1+0,002· (tгв-30),(86)tгв - температура горячего воздуха = 30[°С];a = 1 - коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота (a).Котел работает в соответствии с режимной картой.r - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота (r).Степень рециркуляции дымовых газов r= 0[%]r = 0,16· (r·0,5)(87)d - коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру (d).Доля воздуха, подаваемого в промежуточную факельную зону = 0[%]d = 0,022·2) Расчет выбросов оксида углеродаВыход оксида углерода при сжигании топлива (Cco):(88)117Cco = q3·R·Qr = 3.613 [г/кг (г/нм3) или кг/т (кг/тыс.нм3)](89)q3 - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива (q3):0,2 [%].Коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода (R): Газ.
R=0,5.Потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива (q4) :0[%]Выброс оксида углерода (Mco, Mco’):Mco = 0.001·B·Cco· (1-q4/100)(90)Mco’ = B’·Cco· (1-q4/100).(91)4.9.3. Анализ режимных карт при различных конфигурациях опытнопромышленной установкиИзменения в работе котельной оценивались по изменениям в режимныхкартах. При изменении конфигурации опытно-промышленной установки производился полный замер режимной карты. Протокол замеров приведен в приложенииВ. В качестве базового режима работы для оценки изменения выбросов будем опираться на теоретический расчёт выбросов, выполненный в программе «Эколог»,остальные изменения будут отображены в режимных картах.Основные параметры работы котельной после внедрения электродов высокой напряжённости в топку котла отображены в таблице 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
