Диплом (1203686), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Один из подходов к решению проблемы является разработка и практическое применение технологии сжигания низкосортных углей в кипящем слое. Переход на более прогрессивную и эффективную технологию сжиганию твердого топлива в кипящем слое может быть осуществлен следующими путями:
-
заменой устаревших и выработавших свой ресурс топочных устройств на новые конструкции топок, сжигающих низкосортные угли в кипящем слое;
-
модернизацией действующих конструкций котлов с их топочными устройствами.
Для повышения эффективности сжигания низкосортного твердого топлива может быть предложено новое топочное устройство – двухъярусная топка, разработанное профессором Катиным В.Д., которое позволяет обеспечить максимальную эффективность сжигания низкосортного угля в кипящем слое.
Нестандартная конструкция двухъярусной топки обеспечивает снижение механической, химической неполноты сгорания топлива и уменьшение вредных выбросов в окружающую среду.
-
Расчет выбросов загрязняющих веществ при сжигании угля
-
Анализ механизмов образования вредных веществ при горении
При сжигании топлива в котлах в воздушный бассейн поступают с продуктами сгорание такие вредные вещества, как оксида азота и серы, твердые золовые частицы, оксид углерода и углеводороды, в том числе полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), представителей которых является бензопирен.
Количество вредных веществ, выбрасываемых в воздух, не является достаточным критерия для оценки степени загрязнения воздушного бассейна. Для более точного определения загрязнения, нужно знать токсилогические характеристики веществ, все значения указаны в табл. 2.1
Таблица 2.1
Значение ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе
| Наименование веществ и его химическая формула | Класс опасности | ПДК в атмосферном воздухе | |
| Максимальная разовая, мг/ | Среднесуточная, мг/ | ||
| Диоксид азота | 2 | 0,085 | 0,04 |
| Оксид углерода | 4 | 5,0 | 1,0 |
| Зола твёрдого топлива | 3 | 0,5 | 0,15 |
| Серный ангидрид | 2 | 0,30 | 0,10 |
| Сернистый ангидрид | 3 | 0,50 | 0,05 |
| Бензопирен | 1 | - | 0,000001 |
Воздействие данных веществ на организм человека показано в табл. 2.2 В настоящее время на всех предприятиях теплоэнергетики проводится разработка научно обоснованных норм предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Под ПДВ в атмосферу понимается количество выбросов загрязняющего ингредиента, при котором достигается предельно допустимая концентрация.
Таблица 2.2
Концентрация в воздухе токсичных веществ, оказывающих вредное воздействие на организм человека
| Длительность и характер воздействия | Содержание в воздухе, % | ||
| | | | |
| Несколько часов без заметного действия | 0,0008 | 0,0025 | 0,01 |
| Признаки легкого отравления | 0,001 | 0,005 | 0,01-0,05 |
| Возможное отравление через 30 минут | 0,005 | 0,008 | 0,2-0,3 |
| Опасно для жизни при кратковременном воздействии | 0,015 | 0,06 | 0,5-0,8 |
Нормы ПДВ регламентируют концентрации вредных веществ в дымовой трубе и общий валовый объем выбросов. Скорейшее внедрение рекомендаций по достижению ПДВ особенно необходимо для крупных промышленных центров, где фактические концентрации большинства загрязнителей в атмосферном воздухе превышает ПДК. В связи с этим разработаны научные методики и рекомендации по расчету технико-экономической оценки ущерба от загрязнения атмосферного воздуха вредными выбросами [14].
Органические твёрдые топлива, используемые в котельных для получения тепловой энергии, наряду с углеродом и водородом часто имеют в своем составе серу и азот. При сжигании топлив в топках котлов образуется различные продукты сгорания, такие как оксиды углерода 
, водяные пары 
, оксиды серы 
, оксиды азота 
, ПАУ, зола твердого топлива и др. В табл. 2.3 приведены удельные выбросы вредных веществ как при сжигании угля, так и при сжигании газов и жидкого топлива в котлах. Затем они выбрасываются в атмосферу и рассеиваются в ней с помощью дымовых труб (табл. 2.3). В атмосферном воздухе происходит дальнейшее преобразование газообразных выбросов, которое длится от нескольких часов до нескольких месяцев. Наличие вредных гаообразных продуктов сгорания органических топлив в атмосфере приводит к разрушению озонового слоя, образованию фотохимических туманов (смогов), коррозии металлоконструкций, эрозии почвы, уничтожению флоры, вызывает различные (в том числе и раковые) заболевание у человека. Следует отметить, что уровень воздействия вредных выбросов на окружающую среду существенно повышает из-за сосредоточенности источников выбросов в крупных промышленных регионах.
Таблица 2.3
Удельные выбросы вредных продуктов сгорание при сжигании органических топлив в котлах
| Выбросы вредных веществ | Природный газ, | Мазут, кг/т | Уголь, кг/т |
| Оксиды серы | 0,006-0,01 | ~ 21 | (17-19) |
| Оксиды азота | 5-11 | 5-14 | 4-14 |
| Монооксид углерода | 0,002-0,005 | 0,005-0,05 | 0,1-0,45 |
| Углеводороды | 0,016 | 0,1 | 0,45-1,0 |
| Диоксид углерода | 2000 | ~3000 | 2200-3000 |
| Летучая зола и шлак | - | 10 | 10 |
Примечание. 
, 
– соответственно содержание серы и золы на рабочую массу топлива, %.
Механизмы образования диоксида и моноксида углерода при горении топлива
При сжигании твердого топлива происходит окисление углерода и его соединения с кислородом воздуха с образованием диоксида углерода (или углекислого газа) 
в качестве конечного продукта полного сгорания:
… 
В то же время вследствие локальных недостатков воздуха или неблагоприятных тепловых и аэродинамических условий в топках и камерах сгорания образуются продукты неполного сгорания, подавляющую долю которых составляет моноксид углерода 
(угарный газ):
… 
Реакция описывает процесс восстановления на поверхности косового остатка при сжигании твердых топлив.
Содержание в продуктах сгорания паровых и водогрейных котлах обычно не превышает сотых долей процента (0,001-0,025 % об.) и характеризует потери тепла в котлоагрегатах от химической неполноты сгорания.
Концентрация в уходящих газах существенно выше и составляет 10-14 % об. в зависимости от вида сжигаемого топлива.
Оксиды углерода 
входят в состав атмосферы Земли, участвуя в глобальных циклах превращения (кругооборота) углерода в биосфере [14].
Оксид углерода представляет собой бесцветных, безвкусный газ обладающий токсическим действием. Попадая в организм, реагирует с гемоглобином крови, препятствуя нормальному переносу кислорода, в результате чего возможно отравление. Негативные эффекты связанные с повышением содержания угарного газа в атмосферном воздухе, проявляется в первую очередь при сложных действиях, требующих высокого уровня внимания.
Содержание углекислого газа в атмосфере в настоящее время достигает 0,03-0,0032 % об., однако имеется тенденция его увеличения на (0,6-0,7) 
% об., в год в результате активной промышленной деятельности человека.
Диоксид углерода пропускает коротковолновое световое излучение Солнца, но эффективно поглощает длинноволновое излучения, отраженное от поверхности Земли. Поэтому углекислых газ, присутствующий в атмосфере, действует как «защитный экран», уменьшая тепловые потери планеты. Тем самым, присутствие в воздухе, является важным фактором, который регулирует температуру атмосферного воздуха.
Механизмы образования диоксида и триоксида серы при горении топлива
Содержащаяся в топливе сера является источником образования оксидов серы 
: сернистого 
и серного
ангидридов. Суммарный массовый выброс зависит только от содержания серы в топливе .
Сера S, содержащая в твердых топливах, может быть трех видов: органическая S, колчеданная 
и сульфатная 
. Органическая сера входит в состав сложных высокомолекулярных органических соединений с металлами и входит в минеральную часть топлива. Сульфатная сера входит в минеральную часть топлива в виде сульфатов щелочных металлов (
и 
и поэтому в процессе дальнейшему окислению не подвергается и переходит в золу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
