Количество выбросов оксидов ванадия

Годовые выбросы вредных веществ от ТЭЦ-2

падающие на территорию Алматы.

Таблица №2

Вредные выбросы	Годовые выбросы, тонн в год
Зола			2025,8
Диоксид серы
Диоксид азота
Моноксид азота			216,1
Оксид углерода			257,4
Оксид ванадия	0,4	0,4	0,4
Валовые выбросы	6793,4	8343,4	8753,1

8.1.2 Расчет выбросов и их рассеивание в атмосфере от котлов ТЭЦ

Расчет производим по методическому указанию Сулеева Н.Г. и Кибарина А.А., Расчет рассеивания вредных выбросов в атмосферу для тепловых электростанций и котельных на ПЭВМ: Методические указания к выполнению дипломного проекта, Алматы, АЭИ, 1995

Выброс золы.

М_ТВ=0,01*В*(а_УН*А^Р+q₄^УН* )*(1-h)

М_ТВ=0,01*140000*(0,95*38,0+1,5* )*(1–0,97)=1548,905 г/с

А^Р=38,0 %-зольность топлива на рабочую массу,

q₄^УН=1,5 % -потеря теплоты от механического недожога топлива

а_УН=0,95–доля частиц уносимая из топки,

h=0,97–КПД золоуловителя с трубой Вентури,

В = В*8=17,5*8=140 кг/с=140000 г/с – расход натурального топлива,

Выброс сернистого ангидрида.

М_{SO 2}=0.02*B*S^P*(1-h¢_{SO 2})*(1–h¢¢_{SO 2})

М_{SO 2}=0.02*140000*0.9*(1–0.2)*(1–0.02)=1975.68 г/с

В=140000 г/с–расход натурального топлива,

S^P=0,9 %-содержание серы в топливе на рабочую массу,

h¢_{SO 2}=0,2–доля сернистого ангидрида, улавливаемого летучей золой в

газоходах котла, (для топок с твердым шлакоудалением),

h¢¢_{SO 2}=0,02–доля сернистого ангидрида, улавливаемого в мокрых

золоуловителях, (щелочность воды 7,5 мг-экв/л).

Количество выбросов оксидов азота.

М_{NO x}=0.34*10^-7*K*B*Q_H^P*(1– )*(1-E₁*r)*b₁*b₂*b₃*E₂

М_{NO x}=0.34*10^-7*140000*7.355*16965*(1– )*(1–0)*0.83*1*1*1

=487.332 г/с

-коэффициент, характеризующий выход

оксидов азота на 1т сожжённого топлива, кг/т, D=420 т/ч –номинальный,

D_Ф=380 т/ч–фактический

b₁=0,178+0,47*1,5=0,833–безразмерный коэффициент, учитывающий

влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого угля.

Исходная формула b₁ =0,178*0,47*N_Г, где N_Г=1,5 %.

b₂–коэффициент учитывающий конструкцию горелок (для вихревых горелок БКЗ–420 b₂=1)

b₃–коэффициент учитывающий вид шлакоудаления (т.к. шлакоудаление твердое, то b₃=1). На котле БКЗ–420–140 отсутствует рециркуляция воздуха, следовательно ε₁–коэффициент рециркуляции, равен нулю. Кроме того нет и подачи части воздуха помимо основных горелок, т.е. ε₂=1–коэффициент характеризующий снижение выбросов оксидов азота при двухступенчатом сжигании топлива.

Выбросы диоксида азота рассчитываются по формуле:

М_{NO 2}=0,8*М_{NO x}=0,8*487,332=389,86 г/с

М_NO =0,13*М_{NO x}=0,13*487,332=63,35 г/с

Количество выбросов оксидов ванадия

Выбросы происходят только при растопке котла для поддержания постоянства величины факела. Для растопки 1-го котла предусмотрены 6 механических мазутных форсунок, производительностью по 0,8 т/ч.

В=6*0,8=0,48 т/ч=1333 г/с

Мазут используемый на ТЭЦ–2 Шымкентского и Атырауского нефтеперегонных заводов–S_P=2 %.

содержание оксидов ванадия в жидком топливе в пересчёте на V₂O₅ г/т.

h_ОС–коэффициент оседания V₂O₅ на поверхностях КА, причём котлы у нас с промежуточным перегревом,

h_ОС–доля твёрдых частиц продуктов сгорания мазута улавливаемых в устройствах для очистки газов мазутных котлов»0.

Определение минимальной высоты трубы.

где М=М_{SO 2}+5.88*389.86=4268.057 г/с

А=200–коэффициент зависящий от температурной стратификации атмосферы из.

V_Г=1248 м³/с–объём дымовых газов на АТЭЦ–2 из (годового отчета по станции) при расходе топлива на один котёл В=72 т/ч.

Объем дымовых газов на одну трубу:

F=2–коэффициент скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, при среднем эксплутационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 %.

Т=Т_УХ–Т_ЛЕТ^{СР.МАКС}=99,7 ⁰С–разность температур выбрасываемых из котла газов и средней максимальной температуры наружного воздуха наиболее жаркого месяца года в 13.00 часов дня (принимается по СНиП 2.01.01.- 82 «Строительная климатология и геофизика».

h=1–безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в данном случае ровная и слабопересечённая местность.

С_Ф–фоновая концентрация вредных веществ, характеризующая загрязнение атмосферы, создаваемое другими источниками. (принимаем в виду отсутствия данных).

При принятой ориентировочно высоте трубы определяются безразмерные коэффициенты m и n, учитывающие условия выхода дымовых газов из трубы.

Значение коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров:

Откуда:

при n_m>2 n=1.

ПДК С_SO2=0.5мг/м³ из

Диаметр устья дымовой трубы:

W₀=35 м/с–скорость выхода дымовых газов.

Расчёт максимальной концентрации вредных веществ

В связи с пролётом самолётов над АТЭЦ–2 на низкой высоте, высота дымовых труб занижена. Действительная высота дымовых труб 129 м.

От этой производной начнём определение максимальных концентраций вредных веществ.

Величина максимальной приземной концентрации вредных веществ:

Отсюда видно, что величина концентрации при высоте трубы 129 м превышает допустимые.

Определение расстояния от дымовой трубы, на котором достигается максимальное значение концентрации вредных веществ.

c_m=d*

Определение концентрации вредных веществ в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от дымовой трубы.

При опасной скорости ветра U_m приземная концентрация вредных веществ C_i (мг/м³) на различных расстояниях c (м) от источника выброса определяется по формуле:

C_i=S_i*C_M

Где S_i–безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения и коэффициента F по формулам:

S₁=

При c=1000 м, и =

S₁=

При c=3000 м, и =

S₁=

При c=5000 м, и =2,228, S₁=

При c=7000 м, и =3,119, S₁=0,499

При c=10000 м, и =4,455, S₁=0,316

При c=2244,407м, и =1, S₁=1

По результатам расчётов составим сводную таблицу:

Сi, мг/м3	Хi, м
	2244,407
CSO 2 +NO 2	1,069	1,78	1,632	1,223	0,888	0,562
CЗОЛ (ТВ)	0,389	0,647	0,593	0,444	0,323	0,204
CSO 2	0,496	0,825	0,756	0,567	0,412	0,2607
CNO x	0,123	0,204	0,187	0,140	0,102	0,064

На основании данной таблицы построим графики:

8.1.3 Определение границ санитарной защитной зоны

где L₀ (м) – расчётный размер участка местности в данном направлении, где концентрация вредных веществ (с учётом фоновой концентрации от других источников) превышает ПДК.

P (%) – среднегодовая повторяемость направления ветров расматриваемого румба.

P₀ (%) - повторяемость направления ветров одпого румба при годовой розе ветров.

l₀ (м) – размер С З установленный в санитарных нормах проектирования промышленных предприятий.

Среднегодовая роза ветров характеризуемая значениями Р для разных румбов принимается по данным “Справочник по климату СССР

По данным годового отчёта для Алматы за 1996 год имеем:

Характеристики	Направления ветров
С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость направлений Р (%)
Повторяемость напр.ветров Одного направления румба Или круговой розе ветров Р0 (%)	12,5
Отношение Р/Р0	1,12	0,64	0,56	1,12	2,4	0,72	0,8	0,64
Величина С З З L0,м
l = L0 *P/Р0,м

По данным таблицы строим план санитарно-защитной зоны \

8.1.4 Расчет золоулавливающей установки с трубой Вентури

Электростанция оснащена восемью котлами производительностью номинальной (по пару) 420 т/ч. Гидравлическое сопротивление золоулавливающей установкине должно превышать 130 кгс/м². По санитарным нормам степень очистки дымовых газов от золы для установок данного типа, должна быть не ниже 97%.

1. Расход дымовых газов (при t¢_г = 140 ⁰С) и номинальной нагрузке котла составляющей V_г=642,2*10³ м³/ч.

2. Дисперсный состав золы перед золоуловителем при сжигании Экибастузского угля марки СС и при молотковых мельницах.

Таблица 1. Дисперсный состав золы.

Тип золоуловителя	Фракция пыли, мкм
>5	>10	>15	>20	>30	>40	>60
Мокрый золоуловитель с коагулятором Вентури h = 96,5 %	94,5	83,5		66,6	54,3	46,0	33,8

3. Минимально допустимая температура охлаждаемых газов после золоуловителя t¢¢_г = 68 ⁰С.

4. Принимаем для расчёта скорость газов в горловине U_г = 40-70 м/с.

Удельный расход охлаждающей воды q = 0,16 кг/м³, откуда

q * U_г = 11,2 кг/м²*с

5. Коэффициент гидравлического сопротивления x_УСЛ=0,18 и приняв x_С=0,2 находим сопротивления собственных участком трубы Вентури:

где r_Г = 0,87 кг/м³ –плотность дымовых газов

Принимаем к установке на один котёл четыре золоулавливающих установки с единичной производительностью по газам V_Г=200 000 м³/ч, с диаметром уловителя d_УЛ=4 м. Сопротивление каплеуловителя определим по формуле:

Где x_КУ–коэффициент гидравлического сопротивления каплеуловителя,

U_ВХ=20 м/с–скорости газов во входном патрубке аппарата.

Общее сопротивление установки составляет:

Dh=Dh_ТР+Dh_КУ=810+392=1202 Па

6. Выполним тепловой расчёт установки:

а) Параметр=72*10^-3. Примем температуру пульпы q¢=29-50 ⁰С. Температура орошающей воды q¢=20 ⁰С. Температура охлаждённых газов (зададимся) t_г¢¢=70 ⁰С. Тогда по формуле:

б) Средний диаметр капель D₀=165*10^{-6 м. Суммарная поверхность капель:}

где q=0,16 кг/м³–удельный расход орошающей воды, V_ГО=200*10³ м³/ч–объемный расход газов при нормальных условиях.

Г) Количество передаваемого тепла:

Q=α*F*Δt*τ=72*10^-3*0,77*10⁶*56=3,1*10⁶ ккал/ч

α–коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Δt=56 ⁰С–температурный напор, τ–время пребывания капли в установке.

д) Температура охлажденных газов

Q=V_ГО*С_ГО *(t_Г¢-t_Г¢¢), откуда выразим t_Г¢¢:

t_Г¢¢=140- ,

где С_ГО=0,32 кДж/м³К–объемная теплоемкость газов.

Расчет степени очистки газов от золы в установке.

а) Труба Вентури Вычислим безразмерный коэффициент и соответствующие значения неполноты улавливания для каждой фракции золы. По таблице 3-5 определяем полную длину трубы Вентури

Таблица 2. Расчёт степени очистки.

Размерность величины	Размер частиц, мкм
0-10	10-20	20-30	30-40	40-50
	0,186	0,177	0,165	0,151	0,124
Безразмерный комплекс	1.478	1.407	1.311	1.200	0.985
1-h¢i	0.19	0.22	0.231	0.26	0.38

По значению определяется безразмерный комплекс , где L-полная длина трубы Вентури в метрах. Поэтому безразмерному комплексу определяется 1-h¢_i. Общая неполнота улавливания золы в трубе Вентури по формуле:

e₁=1-h¢_i =S Ф¢_i * (1-h¢_i)

где Ф¢_i-доля каждой фракции в летучей золе

1-h¢_i=0,15*0,19+0,46*0,22+0,21*0,231+0,08*0,26+0,067*0,38=0,225

б) Каплеуловитель

Дисперсный состав на входе в каплеуловитель по формуле

Ф_i=

Результат расчета по этой формуле приведен в таблице 3.

Таблица 3. Дисперсный состав проскока.

Величина частиц, мкм	0-10	10-20	20-30	30-40	40-60
Содержание в проскоке,%	12,7	4,49	21,6	9,2	11,3
Содержание 1-h¢¢I	0.25	0.18	0.125	0.08	0.03

1-h¢¢_I-неполнота улавливания золы в каплеуловителе.

Общая неполнота сгорания улавливаемой золы в каплеуловителе

1-h¢¢_I=SФ¢¢_i*(1-h¢¢_I)=0.127*0.25+0.18*4.49+0.216*0.125+0.092*0.08+11.3* 0.03=0.12

В) Общая эффективность золоуловителя:

h=1–(1-h¢)*(1-h¢¢)=1–0,025*0,12=0,973

Таким образом, общая степень очистки дымовых газов в мокром золоуловителе с трубой Вентури составляет 97,3 %, что удовлетворяет требованиям.

Общий расход воды на орошение 4-ох труб Вентури 1-ого котлоагрегата.

Примем по формуле:

G_В = q * V_ГО =

Принимаем к установке в каждой трубе Вентури по одной форсунке

Производительностью:

Q_Ф =

Тип таких форсунок УО ОРГРЭС с диаметром выходного отверстия d=26 мм при давлении воды на орошение трубы Вентури 25 кгс/см² с углом распыла 75-80 ⁰ наклона. Орошение каплеуловителя осуществляется через 30 сопел равномерно расположенных по окружности. Устанавливаем на котел 4 золоуловителя МС-ВТИ-4000 производительностью 200*10³ м³/ч с вертикальными трубами Вентури L=5465 мм.

8.1.2 Мероприятия по защите водного бассейна

8.1.2.1 Характеристика водных объектов

Источником водоснабжения АТЭЦ – 2 является Талгарский подземный водозабор. Подача воды на ТЭЦ производится от повысительной насосной по четырем водоводам 2хДу700 мм и 2хДУ900 мм, протяженность трассы 10 км. На указанных водоводах в пределах территории ТЭЦ установлены баки запаса сырой воды V=2х5000 м^3. От баков запаса вода подается непосредственно в главный корпус в подводящий коллектор насосов сырой воды. Обеспечение водой других потребителей ТЭЦ–2 выполняется путем подключения внутриплощадочных сетей водопровода к напорным коллекторам трубопроводов сырой воды.

8.1.2.2 Водопотребление и водоотведение

С целью экономии водных ресурсов и минимального влияния на окружающую среду, а также максимального использования производственных стоков на АТЭЦ–2 принята следующая система водоснабжения. Питьевая вода Талгарского подземного водозабора используется на подпитку теплосети системы теплоснабжения г. Алматы для собственных нужд химводоотчистки, для подпитки оборотной системы тех водоснабжения, на хозяйственно – питьевые нужды ТЭЦ.

Водоотведение сточных вод ТЭЦ предусматривается:

1. Стоки продувки цирк системы и засоленные стоки химводоотчистки, не имеющие вредных примесей, отводятся в городскую систему канализации по специальному коллектору Ду=300мм. До сброса в городской коллектор стоки обезвреживаются и усредняются до допустимых концентраций (40 г/л) в составе концентрата мягкие натриевые соли Na₂SO₄, Na₂SiO₃, напаренная органика, гидроокись железа и соединения меди.

2. Стоки, загрязненные нефтепродуктами, направляются на очистные сооружения, после чего возвращаются в цикл станции на подпитку цирксистемы.

3. Хозяйственно–бытовые стоки отводятся в сеть хозяйственно-бытовой канализации и направляются напорным коллектором Ду=150 мм в систему городской бытовой канализации.

8.1.2.3 Мероприятия по охране подземных вод от загрязнения

Система тех водоснабжения, химобработки воды и хозбытовые воды выполнены в закрытом исполнении, преимущественно в стальных трубах. Система герметизации водоводов и коллекторов не допускает утечек, а, следовательно, и загрязнение грунтовых и поверхностных вод.

Система и сооружения гидрозолоудаления выполнены в соответствии со СНиП 2.01.28-85 "полигоны по обезвреживанию и захоронению промышленных отходов".

Выход золошлаклвых отходов составляет 1800 тонн в год.

Для складирования золошлаков с первой очередью строительства был построен золоотвал емкостью 9,5 млн. м³ на расстоянии 1 км от ТЭЦ. В 1998 году была построена 2 секция золоотвала.

Существующий золоотвал овражного типа имеет систему защиты грунтовых вод от загрязнения. В качестве противофильтрационной защиты золоотвал имеет противофильтрационный экран по всей площади ложа и откосов.

Экран выполнен из уплотненного суглинка толщиной 1 м.

Имеющаяся на действующим золоотвале противофильтрационная защита, обеспечивает защиту природных вод от загрязнения.