Характеристика пылегазовых выбросов топливно-энергетической промышленности

Ещё одна злободневная проблема, связанная с угольными  ТЭС - золоотвалы, мало того что для  их обустройства требуются значительные территории, они ещё и являются очагами скопления тяжёлых металлов и обладают повышенной радиоактивностью. Тяжёлые металлы и радиация попадают в окружающую среду, либо воздушным путём, либо с грунтовой водой. Кроме того, ТЭС загрязняют водоёмы, сбрасывая в них тёплую воду, в результате чего происходит цепная реакция, водоём зарастает водорослями, в нём нарушается кислородный баланс, что в свою очередь несёт угрозу жизни всем его обитателям. Тепловые электростанции с охлаждающей водой сбрасывают 4 -7 кДж теплоты, на 1 кВт/ч. вырабатываемой электроэнергии. Между тем, в соответствии с санитарными нормами сбросы тёплой воды с ТЭС не должны повышать температуру водоёма выше, чем на 3^о С в летнее время и на 5^о С зимой.

Усовершенствование  конструкции оборудования тепловых электростанций, неукоснительное соблюдение норм его эксплуатации позволяют снизить до минимума количество нефтепродуктов, поступающих в сточные воды, а применение ловушек и отстойников практически исключает их попадание во внешнюю среду, но только при условии полной технической исправности этих очистных сооружений.

Распространение вредных выбросов ТЭС зависит  от нескольких факторов: рельефа местности, температуры окружающей среды, скорости ветра, облачности, интенсивности осадков. Ускоряет распространение и увеличивает площадь загрязнения вредными веществами такое явление, как туман. Вредные вещества при взаимодействии с туманом образуют устойчивое сильнозагрязнённое мелкодисперсное облако - смог, имеющий наибольшую плотность у поверхности земли.

При выходе в  атмосферу выбросы содержат продукты  реакций  в  твердой, жидкой и газовой фазах. Изменения состава выбросов  после  их  выхода  могут проявляться в виде: осаждения тяжелых  фракций;  распада  на  компоненты  по массе и размерам; химические реакции с компонентами воздуха;  взаимодействия с  воздушными  течениями,   облаками,   атмосферными   осадками,   солнечным излучением различной частоты (фотохимические реакции) - в результате этого состав выбросов может  существенно измениться, могут образоваться новые компоненты, поведение и свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым реакциям) могут значительно отличаться от исходных. Не все эти процессы в настоящее время изучены с достаточной полнотой, но по наиболее важным имеются общие представления, касающиеся газообразных, жидких и твердых веществ.

Можно выделить несколько основных групп наиболее важных взаимодействий теплоэнергоустановок с компонентами атмосферы:

а) выпадение  на поверхности в виде твёрдых  частиц и жидких растворов продуктов выброса в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ;

б) выбросы непосредственно  в атмосферу продуктов сжигания твёрдого топлива (зола, шлаки), а также  продуктов продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола);

в) выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное локальное повышение  температуры, временное повышение  температуры, изменение распределения  осадков, испарений, туманов [10].

Создание ГЭС  связано с затоплением земельных  ресурсов. Всего в настоящее время в мире затоплено более 350 тыс. км². В это число входят земельные площади, пригодные для сельскохозяйственного использования. Перед затоплением земель не всегда проводится лесоочистка, поэтому оставшийся лес медленно разлагается, образуя фенолы, тем самым, загрязняя водохранилище. Кроме того, в прибрежной полосе водохранилища меняется уровень грунтовых вод, что приводит к заболачиванию местности и исключает использование этой местности в качестве сельскохозяйственных угодий.

Большие амплитуды колебаний уровней воды на некоторых водохранилищах неблагоприятно сказываются на воспроизводстве рыбы; плотины преграждают путь (на нерест) проходным рыбам.

Для ГЭС характерно изменение гидрологического режима рек – происходит изменение и  перераспределение стока, изменение уровневого режима, изменение режимов течений, волнового, термического и ледового. Скорости течения воды могут уменьшаться в десятки раз, а в отдельных зонах водохранилища могут возникать полностью застойные участки. Специфичны изменения термического режима водных масс водохранилища, который отличается как от речного, так и от озёрного. Эти отклонения от естественных условий распространяются на сотни километров от плотины электростанции.

Изменение гидрологического режима и затопление территорий вызывает изменение гидрохимического режима водных масс. В верхнем бьефе массы воды насыщаются органическими веществами, поступающими с речным стоком и вымываемыми из затопленных почв, а в нижнем – обедняются, т.к. минеральные вещества из-за малых скоростей течения осаждаются на дно [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчетная часть

 

Задание.

Определить  эффективность очистки газов  от полидисперсных частиц пыли двумя  последовательно включенными пылеуловителями.

Данные для расчетов приведены в приложениях И, К, Л.

 

Решение:

Определение эффективности очистки газов от полидисперсных частиц пыли двумя последовательно включенными пылеуловителями. 

Начальная концентрация пыли С_нач = 8120 мг/м³. ПДК промышленной пыли – 6,0 мг/м³.

По санитарным нормам, воздух, подаваемый после пылеулавливающего  оборудования в рабочую зону должен содержать не более 30 % ПДК пыли в  воздухе.

     Таким  образом С_ост равна:

     6,0 мг/м³ – 100%

     х  мг/м³ – 30%

     х  = 1,8 мг/м³:

С_ост. = 1,8 мг/м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем требуемую  степень очистки воздуха по формуле:

,

 

Для достижения такого значения необходимо запроектировать  многоступенчатую очистку, выбираем 2 ступени очистки, для этого проводим анализ дисперсности пыли 1 ступени. Данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1- Дисперсный состав пыли

 

1 ступень
d (диаметр частиц), мкм	Gфn (дисперсный состав пыли до очистки), %	ε1фn (фракционная эффективность улавливания), %
Менее 1	35,0	86
1 - 5	54,0	92,9
5 - 10	7,3	96
10 - 20	2,9	95,4
Более 20	0,8	99,9

   

 Эффективность  очистки запыленного воздуха  первой ступенью пылеулавливания  определяется по формуле:

,

 

где G_ф1, G_ф2, G_фп – содержание каждой фракции пыли, %;

     ε_ф1, ε_ф2, ε_фп – фракционная эффективность улавливания данной фракции, %;

     ∑ G_фп – суммарное количество пыли в % поступившей на очистку данной ступени.

Определяем  эффективность пылеулавливания  первого пылеуловителя:

     Определяем остаточное содержание пыли по массе в воздухе после 1 ступени по формуле:

С₁ = С_нач ∙ (1 – ε_ст1), мг/м³,

          С₁ = 8120 ∙ (1 – 0,9084) = 743,80 мг/м³.

     Проводим  анализ дисперсности пыли 2 ступени. 

Рассчитываем  фракционный состав пыли перед 2 ступенью по формуле:

где ε_1фп – фракционная эффективность 1 ступени.

    

 

 Результаты  заносим в таблицу 2.

 

Таблица 2 - Дисперсный состав пыли

 

2 ступень
d (диаметр частиц), мкм	Gфn (дисперсный состав пыли до очистки), %	ε1фn (фракционная эффективность улавливания), %
Менее 1	4,9	91
1 - 5	3,83	95,6
5 - 10	0,292	98
10 - 20	0,1334	97,2
Более 20	0,0004	100

∑G_фп = 9,1558

Определяем  эффективность пылеулавливания  второго пылеуловителя:

Данные обеих  ступеней очистки заносим в таблицу 3.

 

Таблица 3 - Дисперсный состав пыли

 

1 ступень			2 ступень
d частиц, мкм	Gфп, %	ε1фп, %	d частиц, мкм	Gфп, %	ε1фп, %
Менее 1	35,0	86	Менее 1	4,9	91
1 - 5	54,0	92,9	1 - 5	3,83	95,6
5 - 10	7,3	96	5 - 10	0,292	98
10 - 20	2,9	95,4	10 - 20	0,1334	97,2
Более 20	0,8	99,9	Более 20	0,0004	100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим общую  эффективность двух последовательно  включенных пылеуловителей:

ε₀ = 1 – (1- ε_ст1))(1- ε_ст2),

ε₀ = 1 - (1 - 0,9080) (1 - 0,9324) =0,9938 или ε₀ = 99,38 %

     Рассчитаем  остаточное содержание пыли по  массе в воздухе после 2 ступени  очистки:

С₂ = С₁ ∙ (1 – ε_ст2), мг/м³,

С₂ = 743,80 ∙ (1 – 0,9324) = 50,28 мг/м³.

     При  допустимом остаточном содержании  пыли в воздухе               С_ост = 1,8 мг/м³ полученное значение не удовлетворяет требованиям С_конц:

50,28 мг/м³ > 1,8 мг/м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В качестве объекта  исследования был выбран топливного–энергетический комплекс в Иркутской области. 

Основной вид  деятельности комплекса – осуществление добычи топлива, производство гидравлической и тепловой энергии, ее транспортировка, распределение и использование. В состав комплекса входят электроэнергетика, объединяющая гидроэнергетику и тепловую энергетику, угольная, нефтяная, нефтеперерабатывающая, газовая промышленности и разветвленная производственная инфраструктура: нефте– и газопроводы, тепловые трассы, станции, подстанции, электрические сети, ЛЭП.

Климатические условия нашего региона, характеризующиеся  антициклональным режимом погоды с  сопровождающими его инверсионными явлениями (большой повторяемостью и мощностью), особенно зимой, слабых ветров, застоев воздуха,  затрудняют перенос и рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере, способствуют образованию смогов над городами и промышленными центрами.

Было рассмотрено  технологическое и пылегазоочистное оборудование,  установленное на комплексе.

В результате деятельности комплекса в атмосферу поступают: твёрдые частицами золы, окислы серы, азота, углерода,  аэрозольные загрязнения (в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест), органическая пыль, включающая алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. 

В данной курсовой работе был выполнен расчет эффективности оборудования для очистки пылегазовых выбросов (не удовлетворяет требованиям).