Реконструкция котла БКЗ-420-140-7с на ТЭЦ-2 с целью подавления выбросов оксидов азота

      10 Безопасность жизнедеятельности. 

   10.1  Экологический паспорт о предприятии. 

В целях снижения выбросов вредных веществ в атмосферу  на АТЭЦ – 2 предусмотрены эффективные  золоулавливающие установки – скрубберы  с вертикальными трубами Вентури (МВ-ВТИ) с интенсивным орошением труб Вентури водой.

   Дымовые газы от котлов выбрасываются через  две дымовые трубы высотой  Н=129 м , диаметром устья Dу=6 метров(1 труба), и диаметром устья Dу=6.6 м (2труба). К трубе №1 подключены котлы 1-4, к трубе №2 подключены котлы 5-7.

   Контроль  за выбросами вредных веществ  на АТЭЦ-2 осуществляется расчетным  путем ежемесячно. Концентрация в  дымовых газах Nох и Со₂ определяется химическим путем.

Таблица 10.1- Предельно-допустимые концентрации вредных веществ.

Диоксид ванадия	Оксид азота	Диоксид азота	Пятиокись ванадия	Оксид углерода
NO2	NO	SO2	V2O5	CO
0.085	0.4	0.5	0.002	5.0

 

   С учетом розы ветров на территорию Алматы падает в среднем 13% от годовых выбросов (таблица 10.2).

Таблица 10.2- Годовые выбросы вредных веществ  от АПК-ТЭЦ-2падающие на территорию Алматы.

Вредные выбросы	Годовые выбросы, тонн в год
	1997	1998	1999
Зола	1838	1930	2025,8
Диоксид серы	4526	4700	4927
Диоксид азота	1203	1263	1326
Моноксид  азота	195	205	216,1
Оксид углерода	234	245	257,4
Оксид ванадия	0,4	0,4	0,4
Валовые выбросы	6793,4	8343,4	8753,1

 

     

  10.1.1 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, АИЭС. 

   10.1.2  Выброс золы.

                             М_ТВ=0,01*В*(а_УН*А^Р+q₄^УН*

)*(1-h)                          (10.1)

М_ТВ=0,01*140000*(0,95*38,0+1,5*

)*(1–0,97)=1548,905 г/с  

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

       q₄^УН=1,5% -потеря теплоты с уносом от механической неполноты огора-ния топлива,%;

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

       h=0,97–доля твёрдых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

       B– расход натурального топлива, г/с;

                                   В = В*8=17,5*8=140 кг/с=140000 г/с                          (10.2) 

        Q^р_н – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

     

    10.1.3  Выброс сернистого ангидрида. 

   Выброс  в атмосферу сернистого ангидрида (г/с) рассчитывается по формуле 

                                 М_{SO 2}=0.02*B*S^P*(1-h¢_{SO 2})*(1–h¢¢_{SO 2})                           (10.3)

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

где В=140000 – расход натурального топлива, г/с;

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

   10.1.4  Количество выбросов оксидов азота на ТЭЦ 

   Количество  выбросов оксидов азота (NO_x , г/с) выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлов определяется по формуле.

           М_{NO x}=0.34*10^-7*K*B*Q_H^P*(1–

)*(1-E₁*r)*b₁*b₂*b₃*E₂                 (10.4)

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

)*(1–0)*0.83*1*1*1=487.332 г/с

где к - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1т сожжён-ного условного топлива, кг/т;

                                          

                                 (10.5)

где D=420 –номинальный поропроизводительность котла, т/ч;

      D_Ф=380 –фактический поропроизводительность котла, т/ч;

      b₁–безразмерный коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого угля;

                                b₁ =0,178*0,47*N^Г=0,178+0,47*1,5=0,833                      (10.6)

где N_Г=1,5% - содержание азота в топливе,%;

       b₂–коэффициент учитывающий конструкцию горелок (для вихревых горелок БКЗ–420-140-7с 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                        (10.7)

                                М_NO =0,13*М_{NO x}=0,13*487,332=63,35 г/с                      (10.8)

где M_NO и M_NO2 – молекулярная масса NO и NO₂.

      

 10.1.5  Количество выбросов оксидов ванадия

 

Количество  оксидов ванадия в пересчёте  на V₂O₅ (г/с) определяется по формуле.

      (10.9)

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                                  (10.10)

где q_V2O5 - содержание оксидов ванадия в жидком топливе в пересчёте на V₂O₅, г/т ;

                              

                     (10.11)

где S^р – содержание серы в мазуте на рабочую массу,%. Мазут, используемый на ТЭЦ–2 Шымкентского и Атырауского нефтеперегонных заводов S_P=2 % ;

      h_ОС–коэффициент оседания V₂O₅ на поверхностях нагрева котлов. Для котлов с промежуточным пароперегревателями h_ОС=0,007 ;

      h_у–доля твёрдых частиц продуктов сгорания мазута улавливаемых в устройствах для очистки газов мазутных котлов. Оно примерно ровна нулю .

 

6. Определение минимальной высоты трубы.

 

Значение высоты дымовой трубы рассчитывается по формуле.

     

        (10.12)

где А–коэффициент зависящий от температурной стратификации атмос-феры, для Европейской территории СНГ, для районов России южнее 50 с.ш., для остальных районов нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, для Азиатской территории СНГ, для Казахстана, дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии, А=200;

         М-мощность выбросов вредных веществ, (г/с)

             М=М_{SO 2}+5.88*M_NO2=1975,68+5,88*389,86=4268.057 г/с             (10.13)

         V^г- расход газовоздушной смеси на трубу, м³/с;

                                    

                           (10.14)

где 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.

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

       Д - диаметр устья дымовой трубы,  м;

                                           

                             (10.15)

где W₀=35 м/с–скорость выхода дымовых газов из трубы, м/с , которая определяется в зависимости от высоты дымовой трубы;

       ΔТ–разность между температур выбрасываемых дымовых газов (из теплового расчёта котельного агрегата) и средней максимальной температурой наружного воздуха наиболее жаркого месяца года принимается по СНиП 2.01.01.- 82 «Строительная климатология и геофизика » данного района.

                                       ΔТ=Т_УХ–Т_ЛЕТ^{СР.МАКС}=99,7 ⁰С                                  (10.16)

          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 f, υ_m:

                             

                  (10.17)

                               

                   (10.18)

Значение  m определяется по формуле:

        

      (10.19)

при f<100

коэффициент n определяется:

          n=1 при υ_m>2         

ПДК С_SO2=0.5мг/м³

        10.1.7  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 С_м для выброса дымовых газов из труб ТЭС с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии χ_м от источника определяется по формуле: