РАССЕИВАНИЕ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ И ВЫБОР ВЫСОТЫ ДЫМОВЫХ ТРУБ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы для направления 13.03.01. «Теплоэнергетика и теплотехника»

Челябинск

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Тепловые электростанции, потребляя свыше трети добываемого органического топлива, оказывают существенное влияние как на окружающую среду в районе их расположения, так и на общее состояние биосферы.

Взаимодействие ТЭС с внешней средой определяется выбросами в атмосферу дымовых газов, тепловыми выбросами и сбросами загрязнённых сточных вод.

В крупных промышленных городах источником вредных выбросов и сбросов являются не только ТЭЦ, но и другие промышленные предприятия, отопительные котельные и различные теплоиспользующие установки.

Задачи по охране окружающей среды от вредных выбросов и сбросов должны решаться специалистами всех направлений, работающими на промышленном предприятии.

Специалисты в области теплоэнергетики и теплотехники должны не только иметь общее представление о важности предпринимаемых мер по охране окружающей среды, но должны уметь правильно выбирать оборудование и обеспечить его рациональную эксплуатацию для снижения до минимума выбросов и сбросов, а также уметь контролировать состояние окружающей среды.

ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ЧАСТИЦ ЗОЛЫИ ПЫЛИ

Эффективность работы газоочистных устройств в значительной степени зависит от физико-химических свойств улавливаемой золы или пыли. Их основными характеристиками являются плотность, дисперсный состав, электрическое сопротивление (для электрофильтров), слипаемость, смачиваемость.

Для выбора и расчета золоуловителя большое значение имеет распределение частиц по размерам – дисперсный состав.

В зависимости от вида топлива и мощности котла улавливание золы осуществляется следующими типами золоуловителей: механическими (инерционными); мокрыми; электрофильтрами и рукавными тканевыми фильтрами.

В качестве инерционных (механических) золоуловителей наибольшее применение получили циклоны. В этих золоуловителях осаждение частиц происходит за счёт центробежных сил при вращательном движении газового потока.

Для более эффективной очистки используют батарейные циклоны. Степень улавливания батарейных циклонов составляет 82–90 % при гидравлическом сопротивлении 500-700 Па.

Простейшим типом мокрого золоуловителя является центробежный скруббер. Отличие его работы от сухого инерционного золоуловителя состоит в том, что при наличии на стенке стекающей пленки воды отсепарированная за счёт центробежных сил зола лучше отводится из скруббера в бункер. Степень улавливания в мокрых золоуловителях составляет 82–90 %.

Более высокую степень улавливания (96%) можно получить при применении мокрых скрубберов с предварительно включённым коагулятором в форме трубы Вентури.

Электрофильтры могут обеспечить степень очистки газов 99–99,5 % при гидравлическом сопротивлении не более 150 Па.

Наибольшее электрическое сопротивление имеет зола при температуре 100–200^оС. Снижение или повышение этой температуры увеличивает эффективность очистки.

В настоящее время в энергетике применяют тканевые рукавные фильтры. Фильтрация в них осуществляется через гибкую ткань, изготавливаемую из тонких нитей диаметром 100–300 мкм. С помощью тканевых фильтров можно достичь высокой степени улавливания пыли до 99,9%.

Тканевые фильтры и электрофильтры требует приблизительно одинаковых капитальных и эксплуатационных затрат, но тканевые фильтры проще в эксплуатации и более эффективны.

Литература: [1. с.64–66, с.72, с.144–146, с. 221–224; 2. с. 201–207]

РАССЕИВАНИЕ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ И ВЫБОР ВЫСОТЫДЫМОВЫХ ТРУБ

Рабочая масса органического топлива состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, серы, влаги и золы. В результате полного сгорания топлива образуется углекислый газ, водяные пары, оксиды серы и зола. При высоких температурах в ядре факела топочных камер котлов происходит частичное окисление азота, воздуха и топлива с образованием оксидов азота.

Рассеивание выбросов при помощи дымовых труб является одним из основных способов защиты атмосферы от загрязнения. На уходящие из дымовой трубы продукты сгорания начинают действовать внешние метеорологические условия.

Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур в вертикальном направлении. Поведение факела в атмосфере является очень сложной физико-математической задачей. В зависимости от атмосферных условий внешний вид факела может быть разнообразным. Он может выглядеть как вертикальный столб над трубой, тянуться компактной струей в горизонтальном направлении, быстро размываться в горизонтальном, вертикальном направлениях и т.д.

Основной эффект рассеивания связан с молекулярной и турбулентной диффузией. Главную роль играет турбулентная диффузия. Она вызывается динамическим и термическим факторами. Динамическая диффузия связана с движением воздушных масс и не зависит от распределения температур. В нижних слоях атмосферы динамическая диффузия возникает за счёт неровностей рельефа местности. Термическая диффузия связана с градиентами температур воздуха по высоте.

На некотором расстоянии от источника выброса возникает зона максимальной приземной концентрации выбросов C_max. Если расчетная максимальная концентрация не превышает ПДК, то такое положение можно считать удовлетворительным.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определение приземных концентраций выбросов промышленных предприятий в РФ, является "Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий" ОНД-86.

Методика разработана на базе упрощений и усреднений. В ней отдельные факторы объединены в усредненные группы и численно учитываются комплексными обобщенными коэффициентами. Согласно этой методике расчёт проводится при неблагоприятных метеоусловиях, когда скорость ветра достигает опасного значения.

При расчете распространение выбросов возможны две задачи: 1) расчет ожидаемого загрязнения атмосферы от одного и более источников в данном районе; 2) расчет оптимальной высоты дымовой трубы для нового источника загрязнения атмосферы с учетом фоновых загрязнений.

Литература: [3. с.12–17, с.130–143; 4. с. 3–9, с.15–22]