Характеристика пылегазовых выбросов топливно-энергетической промышленности

Сначала эти  устройства вырабатывают механическую энергию, а затем уже электроэнергию. Турбины и генераторы могут устанавливаться непосредственно в дамбе или возле неё. В некоторых случаях используется трубопровод, посредством которого вода, находящаяся под давлением, подводится ниже уровня дамбы или к водозаборному узлу ГЭС.

Индикаторами мощности гидроэлектростанций являются две переменные: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель представляет собой разность высот между начальной и конечной точкой падения воды. Проект станции может основываться на каком-то одном из этих показателей или на обоих.

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый  напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор  воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции  располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические  станции разделяются в зависимости  от вырабатываемой мощности:

мощные —  вырабатывают от 25 МВТ и выше;

средние — до 25 МВт;

малые гидроэлектростанции  — до 5 МВт.

Вне всяких сомнений, гидроэнергетика в перспективе не должна оказывать негативное воздействие на окружающую среду или свести его к минимуму. Сегодня разработка методов определения экологического энергопотенциала не производится. А это означает, что развитие гидроэнергетики пока приостановлено, поскольку отсутствие экологических экспертиз может нарушить энергетическую безопасность, которая и без того находится под угрозой (приложение Б) [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.2 Краткая характеристика работы ТЭС, ТЭЦ

 

Электрическая станция –  энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется прежде всего видом природной энергии. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76 % электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п. [6].

Основные принципы работы ТЭС (приложение В).  Рассмотрим принципы работы ТЭС. Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла (1). В качестве топлива используется уголь, торф, газ, горючие сланцы или мазут. Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. За счёт тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар поступает по паропроводу в паровую турбину (2), предназначенную для превращения тепловой энергии пара в механическую энергию.

      Все движущиеся  части турбины жёстко связаны с валом и вращаются вместе с ним. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору следующим образом. Пар высокого давления и температуры, имеющий большую внутреннюю энергию, из котла поступает в сопла (каналы) турбины. Струя пара с высокой скоростью, чаще выше звуковой, непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на диске, жёстко связанном с валом. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее говоря, в механическую энергию ротора турбогенератора, так как валы турбины и электрического генератора (3) соединены между собой. В электрическом генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

      После паровой  турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру, поступает в конденсатор (4). Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая конденсатным насосом (5) через регенеративные подогреватели (6) подаётся в деаэратор (7).

      Деаэратор  служит для удаления из воды  растворённых в ней газов; одновременно  в нём, так же как в регенеративных  подогревателях, питательная вода  подогревается паром, отбираемым  для этого из отбора турбины.  Деаэрация проводится для того, чтобы довести до допустимых значений содержание кислорода и углекислого газа в ней и тем самым понизить скорость коррозии в трактах воды и пара.

      Деаэрированная  вода питательным насосом (8) через  подогреватели (9) подаётся в котельную установку. Конденсат греющего пара, образующийся в подогревателях (9), перепускается каскадно в деаэратор, а конденсат греющего пара подогревателей (6) подаётся дренажным насосом (10) в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора (4)  [7] .

      Наиболее  сложной в техническом плане  является организация работы  ТЭС на угле. Вместе с тем  доля таких электростанций в  отечественной энергетике высока (~30%) и планируется её увеличение  (приложение Г).

            Топливо в железнодорожных вагонах (1) поступает к разгрузочным устройствам (2), откуда с помощью ленточных транспортёров (4) направляется на склад (3), со склада топливо подаётся в дробильную установку (5). Имеется возможность подавать топливо в дробильную установку и непосредственно от разгрузочных устройств. Из дробильной установки топливо поступает в бункера сырого угля (6), а оттуда через питатели – в пылеугольные мельницы (7). Угольная пыль пневматически транспортируется через сепаратор (8) и циклон (9) в бункер угольной пыли (10), а оттуда питателями (11) к горелкам. Воздух из циклона засасывается мельничным вентилятором (12) и подаётся в топочную камеру котла (13).

      Газы, образующиеся  при горении в топочной камере, после выхода из неё проходят  последовательно газоходы котельной установки, где в пароперегревателе (первичном и вторичном, если осуществляется цикл с промежуточным перегревом пара) и водяном экономайзере отдают теплоту рабочему телу, а в воздухоподогревателе – подаваемому в паровой котёл воздуху. Затем в золоуловителях (15) газы очищаются от летучей золы и через дымовую трубу (17) дымососами (16) выбрасываются в атмосферу.

      Шлак и  зола, выпадающие под топочной  камерой, воздухоподогревателем  и золоуловителями, смываются  водой и по каналам поступают  к багерным насосам (33), которые перекачивают их на золоотвалы.

      Воздух, необходимый  для горения, подаётся в воздухоподогреватели  парового котла дутьевым вентилятором (14). Забирается воздух обычно  из верхней части котельной  и (при паровых котлах большой  производительности) снаружи котельного отделения.

      Перегретый  пар от парового котла (13) поступает  к турбине (22).

      Конденсат  из конденсатора турбины (23) подаётся  конденсатными насосами (24) через  регенеративные подогреватели низкого  давления (18) в деаэратор (20), а оттуда питательными насосами (21) через подогреватели высокого давления (19) в экономайзер котла.

      Потери  пара и конденсата восполняются  в данной схеме химически обессоленной  водой, которая подаётся в линию  конденсата за конденсатором турбины.

      Охлаждающая  вода подаётся в конденсатор  из приемного колодца (26) водоснабжения  циркуляционными насосами (25). Подогретая  вода сбрасывается в сбросной  колодец (27) того же источника  на некотором расстоянии от  места забора, достаточном для  того, чтобы подогретая вода не подмешивалась к забираемой. Устройства для химической обработки добавочной воды находятся в химическом цехе (28).

      В схемах  может быть предусмотрена небольшая  сетевая подогревательная установка  для теплофикации электростанции и прилегающего посёлка. К сетевым подогревателям (29) этой установки пар поступает от отборов турбины, конденсат отводится по линии (31). Сетевая вода подводится к подогревателю и отводится от него по трубопроводам (30).

      Выработанная электрическая энергия  отводится от электрического  генератора к внешним потребителям  через повышающие электрические  трансформаторы.

      Для снабжения электроэнергией  электродвигателей, осветительных  устройств и приборов электростанции  имеется электрическое распределительное устройство собственных нужд (32) [7].

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ)  — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Главное отличие ТЭЦ состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки:

• тепловому — электрическая нагрузка жёстко зависит от тепловой

нагрузки (тепловая нагрузка — приоритет);

• электрическому — электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует (приоритет — электрическая нагрузка).

 При строительстве ТЭЦ необходимо учитывать близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразна.

На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ  к населённым местам на них используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо — мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют золоуловители, для рассеивания в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200—250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников водоснабжения на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями — градирнями. Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.

На газотурбинных  ТЭЦ в качестве привода электрических  генераторов используют газовые  турбины. Теплоснабжение потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции (оснащенные паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и атомные электростанции.

ТЭЦ — основное производственное звено в системе централизованного теплоснабжения (приложение  Д, Е) [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Краткая характеристика существующих установок очистки пылегазовых выбросов. Эффективность их работы

 

В настоящее  время на электростанциях наибольшее распространение получили электрофильтры, мокрые золоуловители с трубами Вентури или без последних, а также батарейные циклоны. Последние рассматриваются наряду с единичными циклонами и жалюзийными золоуловителями как первая ступень улавливания на крупных котельных установках, а также применяются в мелких котельных.

При работе котла  на твердом топливе должна быть обеспечена бесперебойная работа золоулавливающей установки.

Эксплуатация  котла с неработающей золоулавливающей установкой запрещается.

В случае появления  сигнала о достижении верхнего предельного  уровня золы в двух и более бункерах разных полей электрофильтра, прекращении  орошения каплеуловителя мокрой золоулавливающей установки или прекращении удалении из него пульпы необходимо принять меры к выявлению и устранению причин неполадок.

Использовать  бункеры золоулавливающих установок  для накопления уловленной золы запрещается. Она должна удаляться из бункеров непрерывно.

При растопке котла  на газе или мазуте не должно подаваться высокое напряжение на электрофильтры, механизмы встряхивания должны быть включены в работу, должен быть обеспечен подогрев бункеров и изоляторных коробок. После перевода котла на сжигание твердого топлива должны быть включены в работу виброрыхлители или аэрирующие устройства бункеров, время подачи высокого напряжения на электрофильтры должно быть указано в местной инструкции.

В подбункерных помещениях электрофильтров температура  воздуха должна поддерживаться не ниже 12^o C.

Температура стенок бункеров и течек золоулавливающих установок должна поддерживаться на 15^o C выше температуры конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах.