Диссертация (1143428), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

Более полному и эффективному использованию водных ресурсов способствует строительство каскадовэлектростанций. Согласно прогнозам до 2020 года доля использования гидроэнергии (в 1998 году 19 % от общего производства электроэнергии) будет131возрастать. Использование энергии ветра, солнечного излучения, геотермальной энергии в целом будет увеличиваться, однако их доля в общем производстве останется незначительной.Экологическая эффективность теплофикации (наряду с энергосбережением) связана с экономией топлива при комбинированной выработке на ТЭЦтепловой и электрической энергии (на рисунке 2.40 показано изменение выбросов СО2 при сжигании углей в различных циклах).Рисунок 2.40 – Изменениевыбросов СО2 при сжиганииуглей в различных циклах [493](1 – докритические параметры пара;2 – сверхкритические параметры;3 – цикл с теплофикацией)Экологический фактор, наряду с экономическим, стал одним из определяющих для развития теплофикации в таких странах Европы, как Германия,Дания, Финляндия, Швеция и др.

Лучшие показатели среди зарубежныхэнергокомпаний имеет датская "Elkraf", достигнувшая уровня выбросов СО20,535 кг/(кВтч). В странах, где теплофикация не получила широкого распространения (Япония, Канада и др.), этот показатель хуже и составляет порядка0,9 кг/(кВтч). На сегодняшний день удельный выброс СО2 в России составляет 0,414 кг/(кВтч), что является лучшим показателем в мире.Внедрение технологий, позволяющих повысить К.П.Д. как энергоустановки в целом, так и процесса сжигания органического топлива, способствует значительному сокращению эмиссии СО2 в атмосферу.

К таким технологиям прежде всего относится организация парогазовых циклов, однако в газовой турбине может быть использовано лишь газообразное или жидкое топливо. В настоящее время в России и за рубежом разрабатываются проектыГТУ с предварительной газификацией угля [494]. В свою очередь, повыситьК.П.Д. котлов, сжигающих твердое топливо, можно, наряду с другими методами, путем внедрения метода низкотемпературного вихревого сжигания.132Монооксид углерода СО, являясь продуктом неполного сгорания, образуется при недостатке окислителя в зоне горения и характеризует химический недожог топлива.

На количество образовавшегося СО могут также влиять температура в зоне горения и концентрация водяных паров. Известнымиспособами наладки топочного процесса, как правило, удается добиться минимального содержания окси углерода в уходящих топочных газах.2.5 Сокращение выбросов водяного пара в атмосферуОсновные источники выброса водяного пара в атмосферу от ТЭС системы прямоточного (СПО) или оборотного (СОО) охлаждения конденсаторов турбин и дымовые трубы. СПО на современных ТЭС практическине применяются из-за значительного роста единичных мощностейпаротурбинных ТЭС и отсутствия крупных рек с достаточным дебетом воды.СОО с прудами-охладителями, образуемыми при сооружении плотин на малых и средних реках, применяются на ряде ГРЭС.

Наибольшеераспространение на ТЭС получила система технического водоснабженияс градирнями (башенные, вентиляторные, открытые), особое место среди которых занимают сухие градирни.Потери воды на испарение в градирне можно определить по зависимости [495]Dвып = K исп tGц(2.95)где t = t1  t2  разность температур поступающей в охладитель (градирня)и охлажденной воды; Gц  расход охлаждающей циркуляционной воды м3/ч;Kисп  коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общейтеплоотдаче (принимается для градирен от 0,001 до 0,0016 в зависимости оттемпературы воздуха по сухому термометру).Помимо градирен, источником выбросов водяного пара от ТЭС в атмосферу являются дымовые газы котлов.

Водяной пар образуется в результатесгорания топлива, содержащего влагу Wr и водород Нr. Особенно много Н2Осодержится в продуктах сгорания природного газа, меньше всего  в продуктах сгорания ископаемых углей.Количество образующегося водяного пара (т/ч) при сжигании угля и мазута можно определить по зависимости133DH 2O = B  9H r +W r  ,(2.96)а при сгорании природного газаDH 2 O = 2,07B .(2.97)В [496] проведено сравнение количества выбросов водяного пара приработе двух типов установок (таблица 2.4): блока с турбиной К-300-240 иблока с турбиной Т-250/300-240, использующих в качестве топлива экибастузский каменный уголь (котел П-39-2), мазут и природный газ (котелТГМП-344).Результаты расчетов показывают, что использование теплофикационныхэнергоблоков дает существенное снижение выбросов водяного пара в атмосферу по сравнению с выбросами конденсационных установок.

При этоммаксимальные выбросы Н2О наблюдаются при работе ТЭС на природном газе;снизить их возможно путем использования твердого топлива.Получение воды из водяного пара уходящих газов возможно путем использования контактных теплообменников, в которых конденсация водяногопара осуществляется на поверхности струй или капель воды, вводимой в поток дымовых газов котла, что дает возможность не только уменьшить расходтехнической воды, но и возвратить в цикл теплоту, затраченную в котле наиспарение влаги топлива [496, 497].Таблица 2.4  Выбросы водяного пара в атмосферу при работе ТЭСЭнергоблокК-300-240Т-250/300-240ТопливоВ, т/чУгольМазутГазУгольГаз157,3767,0052,1668,4857,66Выбросы водяного параДымовой трубойГрадирнейт/ч%т/ч%52,098,4568,0891,664,3610,2568,0889,8107,9616,0568,0884,071,0848,575,551,5119,2361,275,538,8Итогот/ч620,17634,44676,04146,58194,73Полностью исключить выброс водяного пара в атмосферу из градирниможно путем использования сухих градирен, однако их существенным недостатком, сдерживающим широкое внедрение, являются большие диаметры,и большая длина пароотводящих труб на выхлопе из турбины и большие габариты поверхностного теплообменника при весьма низком коэффициентетеплопередачи, что приводит к значительным капитальным затратам.1342.6 Твердые частицы.

Очистка продуктов сгоранияот твердых частиц. Использование золошлаковых отходовФазово-минералогические исследования состава золы различных видовтоплива показывают, что основной фазой всех видов золы является стекло.Кристаллическая фаза представлена различными количествами кварца, гематита, магнетита и различными силикатами кальция. Характеристики золы, полученной в результате озоления проб угля в лабораторных условиях, несколько отличаются по физико-химическим свойствам и химическому составу отлетучей золы и шлака, образующихся в котлах. Такое отличие в первую очередь определяется температурными условиями.

В топочной камере температура продуктов сгорания значительно выше, чем при озолении топлива в лабораторных условиях (около 800 С).Гранулометрический состав золы зависит как от природы топлива, так иот пылеприготовления и пылесжигания (таблица 2.5).Таблица 2.5 – Средний размер частиц золы dзл в зависимости от способа сжиганияи типа размалывающего устройстваТопкаКамерные топкиЦиклонныеи высокотемпературныевихревые топкиНизкотемпературныевихревые топкиСлоевые топкиВид топливаУгольная пыль после размола в ШБМТо же после размола в ММ и СМ(кроме торфа)Торф после размола в MMdзл, мкм131624Все топлива после размола и дробленка20Все топлива:угрубленный помолдробленкаВсе топлива203020Топлива, содержащие примеси трудноразмалываемой породы, образуютв результате размола и сжигания более крупные частицы золы, чем топлива,месторождениям которых сопутствуют глинистые породы.

Малозольные топлива, как правило, имеют более мелкую золу, чем многозольные. Гранулометрический состав золы зависит от степени измельчения топлива в мельничных устройствах: он более мелкий при размоле топлива в шаровых барабанных мельницах. Также гранулометрический состав золы сильно зависитот степени осаждения минеральной части топлива в шлак.

При увеличениивыхода жидкого шлака уменьшается размер частиц золы как за счет осажде-135ния более крупных частиц в шлак, так и в результате возгона в топочной камере при высоких температурах некоторых соединений минеральной части топлива с последующей конденсацией их при охлаждении дымовых газов. Наличие мелких золовых частиц в продуктах сгорания обусловливает в некоторыхслучаях трудности очистки дымовых газов.Расчет количества золошлакового материала, кг/ч, образующегося наТЭЦ при сжигании твердого топлива проводится по формуле [498] rQir ,Gзш  0, 01Bр  A  q432, 7 103 (2.98)а количества не уловленных твердых остатков, кг/ч, рассеиваемых через дымовую трубу в атмосфере, по формуле rQir 1  зу  ,Gзш  0, 01Bр  A  q432, 7 103  100 (2.99)где Вр  расход топлива, кг/ч; Ar  зольность топлива, %; q4 потеря теплотыс механическим недожогом, %; Qir  низшая теплота сгорания топлива,кДж/кг; зу  К.П.Д.

золоуловителя, %.Для очистки продуктов сгорания от твердых частиц применяют следующие устройства [498, 499]: механические инерционные золоуловители;циклоны различных конструкций, в том числе с омываемыми водой стенкамии решетками; электрофильтры; рукавные фильтры; комбинированные золоуловители, состоящие из последовательно установленных золоуловителейразличной конструкции.Основные характеристики золоуловителей  это коэффициенты очистки(коэффициенты обеспыливания) газов  общий( оч ) и фракционный ( оч ):фоч  Gул Gвх ;(2.100)фоч  Gулф Gвхф ,(2.101)где Gул , Gулф , Gвх , Gвхф  общая масса уловленных частиц уноса, масса даннойего фракции, общая масса частиц уноса, входящих в золоуловитель, и массаданной его фракции, входящей в золоуловитель.136Коэффициент обеспыливания зависит от характеристик уноса и режимовработы котла.

Значения коэффициента очистки дымовых газов в золоуловителях различных типов приведены в таблице 2.6.Золошлаковые материалы имеют хорошую перспективу широкого применения в целях ресурсосбережения, т.к. представляют собой ценное минеральное сырье, которое можно использовать в металлургии, строительнойиндустрии, при сооружении дорог, в сельском хозяйстве и др.Таблица 2.6 – Значения коэффициента очистки дымовых газовв золоуловителях различных типовЗолоуловительзуЦиклоны батарейныеЦиклоны батарейные БЦУ Управления “Центрэнергоуголь” и НИИОГазЦентробежные скрубберы ЦС-ВТИЭлектрофильтры двухпольныеЭлектрофильтры трехпольныеЭлектрофильтры четырехпольныеДвухступенчатая установкаВ том числе: батарейный циклондвухпольный электрофильтрДвухступенчатая установкаВ том числе: батарейный циклонтрехпольный электрофильтрДвухступенчатая установкаВ том числе: батарейный циклончетырехпольный электрофильтрРукавные фильтры0,750,960,90,940,960,980,960,720,240,980,720,260,990,720,270,99...1,0По химическому, гранулометрическому и фазо-минералогическомусоставу золошлаковые материалы во многом идентичны природному сырью.Это позволяет использовать их для производства строительных материаловсамой широкой номенклатуры: портландцемента, смешанных и бесцементных вяжущих, обжиговых (зольный гравий, золоаглопорит) и безобжиговыхзаполнителей, стеновых материалов (силикатный и глинозольный кирпич,керамические камни, плитка, пенокерамика) и др.Сложность использования золошлаковых материалов из отвалов заключается в том, что, как правило, они неоднородны и представляют собой, заредким исключением, смесь золошлаков от сжигания различных видов углей[500].

Характеристики

Список файлов диссертации