Ожидаемое в ближайшие десятилетия истощение запасов нефти и газа ставит перед энергетиками задачу расширения доли использования твердого топлива, в особенности углей и сланцев низкого качества, запасов которых хватит на длительное время. Эти виды топлива имеют пониженную теплотворную способность, повышенные зольность и содержание серы. Отсюда следует, что в энергетике намечается тенденция увеличения удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (см. разд. 7). При сжигании углей средняя запыленность дымовых газов составляет 10-50 г/м3. Химический состав пыли (золы) зависит от месторождения угля, толщины пласта, содержания в угле пустой породы. Пыль состоит, как правило, из SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O и содержит микропримеси соединений ванадия, ртути, свинца, мышьяка, радиоактивные и канцерогенные ве-
168 Экология города щества. Дисперсный состав пыли зависит от способа помола и марки угля. Размер частиц колеблется от 5 до 60 мкм. В состав дымовых газов входит SO2, образующийся в результате окисления серы, которая содержится в угле в пределах от 0,3 до 8%. Концентрация SO2 в дымовых газах зависит от содержания серы в угле, коэффициента избытка воздуха в топке котла, технологии сжигания и определяется по материальному балансу. Оксиды азота NOX образуются при высоких температурах в топке котла в результате взаимодействия азота и кислорода, содержащихся в воздухе. Концентрация NOX в дымовых газах зависит от максимальной температуры в топке. Дымовые газы содержат СО, который образуется в результате неполного сгорания топлива. При сжигании мазута запыленность дымовых газов составляет 20—50 мг/м3 Дымовые газы содержат SO2, концентрация которого зависит от содержания серы в мазуте, которое колеблется в пределах от 0,3 до 2,8%. Так же, как и при сжигании угля, происходит образование и выброс NOX и СО. При сжигании природного газа выбросов золы не происходит, выбросы соединений серы незначительны. Имеют место образование и выбросы СО и NOX. Вредные примеси продуктов сгорания по происхождению классифицируют на 3 группы: • примеси, образование которых зависит от состава топлива: SO2, зола, V2O5; • примеси, образование которых зависит от технологии сжигания: NOX, СО, бенз(а)пирен; • другие источники, не связанные с сжиганием: пыление золоотвалов, испарение углеводородов при хранении и перевозке жидкого топлива. Расчет выбросов загрязняющих веществ от котлов тепловых электростанций производится следующим образом. Количество летучей золы: Мтв = 0,01В(аунАр + qунQнр/32680)•(1-η3), т/год, где В — расход топлива, т/год; аун — доля золы в уносе; Ар — зольность топлива, %; qун — потери теплоты с уносом от механической неполноты сгорания, %; Qнр — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; η3 — степень очистки газов в золоуловителе, в долях единицы. Количество выбросов оксидов серы: = 0,02BSp (1- )•(1- ), т/год, где Sр — содержание серы в топливе, %; — доля оксидов серы, связанных в котле; — доля оксидов серы, уловленных в золоуловителе попутно с твердыми частицами. Количество оксида углерода: МCO = 0,001СCO B(1- qyн/100), т/год, где СCO — удельный выход СО при сжигании топлива, кг/т. СCO = q3 RQнP/1013; q3 — потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива;
Раздел 4. Воздушная среда города 169 R — учитывает долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания окиси углерода; qун — потери теплоты от механической неполноты сгорания. Количество оксидов азота: = 0,34•10-7kBQнP (1 - q4•100) β1(1 – ε1r) β2 β3 ε2, где k — коэффициент, характеризующий выход NO2 кг/тут. Для котлов: паропроизводительностью > 70 т/час k = 12Дф/(200 + Д); паропроизводительностью от 30 до 70 т/час k = 0,05Дф, паропроизводительностью <30 т/час k = Kб•29,309(Дф/Д)0,25, где Д и Дф — номинальная и фактическая паропроизводительность; Кб — базовый коэффициент выхода NOX, зависит от типа котла; β1 — коэффициент, учитывающий качество топлива. Для твердого топлива β1 = 0,178 + 0,47Nr, где Nr — содержание азота в топливе. Для газа и мазута β1, зависит от α — коэффициента избытка воздуха в топке котла: α >1,05 1,03÷1,05 < 1,03, β1(газ) 0,9 0,8 0,7, β1(мазут) 1 0,9 0,75, β2 — коэффициент, учитывающий конструкцию горелок; β3 — коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления; ε2 — коэффициент, учитывающий условия подачи газов в топку.
где f — безразмерный коэффициент, зависящий от паропроизводительности котла; — коэффициент, зависящий от вида топлива и способа ввода газа рециркуляции; величина колеблется в пределах 0,002—0,025 и выбирается по справочной литературе; ε2 — коэффициент, учитывающий подачу воздуха помимо основных горелок (двухступенчатость сжижения); r — степень рециркуляции дымовых газов, %. Выброс оксидов ванадия (определяется только для котлов, сжигающих жидкое топливо с содержанием серы не менее 0,4%): = (95,4 • Sр – 31,6) • В(1-ηос) • (l-ηz) • 10-2, т/год, где ηос — коэффициент оседания оксидов ванадия на поверхностях нагрева
170 Экология города котлов в долях единицы; ηz — степень очистки дымовых газов от твердых частиц, в долях единицы. Все необходимые для расчета коэффициенты содержатся в справочной литературе.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Тепловые электростанции» з дисципліни «Екологія міста»
