Подбор золоулавливателей и выбор электрофильтра

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Факультет                                 Теплоэнергетический

Специальность      Тепловые электрические станции

Группа  З-6331∕02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине

«Природоохранные технологи на ТЭС»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент                          _________________ М.В. Михайлова

          (подпись)     

 

 

Руководитель              _________________ С.У.Беспалова

        (подпись)

 

 

 

 

 

 

 

 

ТОМСК 2008

Природоохранные технологии на ТЭС.

 

Задача № 1

 

Выбрать количество и типоразмер электрофильтра для энергетического блока мощностью N_э с удельным расходом тепла на выработку электроэнергии q_э.

Определить: фракционные и полную  эффективность золоулавливания электрофильтра; количество уловленной , и выброшенной в атмосферу золы ; концентрацию золы на входе и выходе из золоуловителя.

 

Исходные  данные.

Таблица 1.

 

Тип блока	Мощность  блока,Nэ, МВт	Уд. Расход тепла, q кДж/кВт	Темпер. Ух. Газ., tуг  ºС
К-300-240	300	7800	150

 

Месторождение и состав топлива.

Таблица 2.

 

Месторождение	марка	Ap	Sp	Cp	Hp	Op	Np	Wp	QHP
		%	%	%	%	%	%	%
Харанорское	Б1Р	11.1	0.3	35.0	2.2	10.9	0,5	40,0	12

 

Фракционный состав золы, Фi,%

 

Таблица 3.

 

Размеры частиц,  d i, мкм
1,0	3,0	5,0	10,0	20,0	30,0	40 и  более
22.0	25.0	20.0	12.0	6.0	4.0	11.0

 

Расчет.

 

Расход  топлива на блок при номинальной  мощности определяется:

где  =0,9 коэффициент полезного действия 

 

 

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного  сгорания топлива:

Теоретический объем азота:

Теоретический объем 3 –х атомных газов:

=1,866·(35+0,375·0.3)·10^-2 = 0,67 м³/кг

Объем водяных паров:

=0,111·2.2+0,0124·40+0,0161·3.35=0,794 м³/кг

Удельный  объем дымовых газов на 1 кг топлива  при нормальных условиях:

;

Коэффициент избытка  воздуха за котлами принимаем, ориентируясь на рекомендации

=0,67+2.65+0,31+(1,4-1)3.35=7,224 м³/кг.

Объем дымовых газов на выходе из дымовых  труб тепловой эл. станции:

Определяем расчетную  площадь проходного сечения электрофильтра.

где U=1,4 м/с – скорость газов.

Выбираем число  фильтров Z=2шт., тогда площадь одного фильтра

 

Выбираем электрический  фильтр ЭГА 1 – 40 – 7.5 – 4 – 4

Площадь активного  сечения 

Поверхность охлаждения 

Активная длина  поля

Уточняем скорость 

Параметр золоулавливания  при равномерном потоке Пр. находится  из эмпирического соотношения.

 

где V_i – скорость дрейфа частиц

Е_ЭФ – средняя напряженность электрического поля [таб.2.3]

кВ

Е = 250 кВ

Коэффициент вторичного уноса:_{Кун=КН·КВСКЭЛ[1-0,25(UД -1)]}

К_Н – коэффициент высоты электрода, учитывает, что при большой высоте электрода часть золы не успевает осесть в бункере:

К_Н=7,5/Н=7,5/12=0.625

К_вс – коэффициент, учитывающий режим встряхивания электродов;

К_вс=1,7 при периодическом встряхивании;

К_эл=1 – учитывает тип электродов;

_n=4-число полей;

К_УН=0.625·1,7·1[1-0,25(1,2-1)]=1.009

 расстояние между осадительными  и коронирующими электродами;

- длина одного поля.

Найден  параметр золоулавливания в зависимости от фракционного состава;  

 

d_i      1         3       5       10      20      30      40  

П_i   7.5   8.06   7.21    5,58     3.95   3.22   5.35

П_Р=(22·7.5+ 25·8.06+20·7.21+ 12·5,58+ 6·3.95+ 4·3.32+ 11·5.35)/100=6.73

Проскок для активной зоны электрофильтра:

   0.000553   0.000316  0,000739   0,003773   0,019255   0,03955   0.004748  

ε=Σε_i

ε=0,00055 +0,000316 +0,000779 +0,003773 +0,019255 +0.03955^- +0.004748 =0,00405

 

Фракционная эффективность золоулавливания электрофильтра

  0,999   0,9996   0,9992   0,9962   0,9807   0,96045   0,9952

Проскок золы с учетом неравномерности распределения  газа:

Где R коэффициент неисправности:

- среднее отклонение  квадрата скорости газа в зависимости  от типа выбранного газораспределительного  устройства для трехпольного  электрического фильтра.  =0,079

 

Полная эффективность  золоулавливания электрического фильтра:

=0,002 – коэффициент, учитывающий конструкцию решеток;

=0,05 – зависит  от высоты осадительного и  коронирующего электродов;

=2 – учитывает  возрастание проскока в полуактивной зоне.

Массовый расход золы в дымовых газах перед  золоуловителем:

=6% - потери теплоты  от механического недожога.

=0,95 – доля  уноса золы из топки.

Количество уловленной золы:

Количество выброшенной  золы в атмосферу:

Концентрация  золы на входе в золоуловитель:

Концентрация  золы на выходе из золоуловителя:

 

 

 

 

 

 

 

Материальный  и энергетический балансы ТЭС.

 

Задача  №2

 

ТЭС имеет в своем составе 4 одинаковых энергоблока и одну дымовую трубу  высотой H,м. Определить максимальные приземные концентрации летучей золы , диоксида серы

и окислов  азота  . Сравнить полученные концентрации с соответствующими предельно-допустимыми концентрациями ПДКi.

Максимальные  приземные концентрации вредных  выбросов определяются при работе всех 4-х блоков с номинальной мощностью:

Где А=160 – коэффициент стратификации атмосферы; - суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу; Коэффициент осаждения для золовых частиц для газовых выбросов ;

 коэффициент, учитывающий  подъем факела над трубой.

; коэффициент рельефа.

Массовый  выброс золы на 4 блока:

Массовый  выброс диоксида серы:

  ;

Массовый  выброс окислов азота.

где содержание NO₂ на 1МДж тепла (таб.2.14)

     сжигание выбросов (таб. 2.15)

 

 

Диаметр дымовой трубы определяем по уравнению  неразрывности для полного объема дымовых газов  и оптимальной скорости газа в устье трубы.

_{принимаю Д0=6,0м}

при высоте дымовой трубы Н=120 м  и температуры наружного воздуха   t_п =23.8

Максимальная  приземная концентрация летучей  золы:

Максимальная  приземная концентрация диоксида серы:

 

Максимальная  приземная концентрация окислов  азота:

Приземная концентрация с учетом суммации действия SO₂ и NO_х:

Сравним полученные значения максимальные концентрации с соответствующими предельно-допустимыми концентрациями.

 

 

 

 

 

 

Задача  №3.

Рассчитать  экономический ущерб от годовых  выбросов в атмосферу оксида серы, окислов азота летучей золы для ТЭС с четырьмя блоками и трубой высотой Н=120м. средняя температура воздуха самого жаркого месяца  Тн=23.8 среднегодовая скорость ветра U=3.8 м/с.

Для укрупненной оценки экономического ущерба от загрязнения атмосферы вредными веществами содержащихся в дымовых газах тепловых электростанций, используем формулу:

где - удельный экономический ущерб от выбросов 1 усл. т. вредных примесей в атмосферу 2,4 руб/усл. т.; - показатель, характеризующий относительную опасность загрязнения атмосферы над различными типами территорий. Так как загрязняемая территория неоднородна, то:

где S_k, S – площади территории к-го типа и зоны активного загрязнения соответственно.

 

Расчет  приведенной массы выбросов вредных веществ.

 

 в атмосферу из дымовой  трубы определить для числа  часов установленной мощности  ТЭС  час в год:

где - показатель относительной агрессивности выбрасываемого компонента:

                   для золы  ;  

для диоксида серы ; 

для диоксида азота  ;  

 - коэффициент, учитывающий характер осаждения рассеивающего вещества и для газообразных выбросов и золы определяется одинаково:

где  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы.

 

1. Понятие максимально-разовой предельно допустимой концентрации (ПДК_мр) вредных веществ в атмосфере. Нормы ПДК.

 

За стандарт качества воздуха приняты  предельно допустимые концентрации (ПДК) для разных токсических веществ.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) атмосферных загрязнений устанавливаются в двух показателях: как максимально-разовые (за 20 минут) и средне-суточные (за 24 часа).

Максимально-разовые ПДК устанавливаются для веществ , обладающих запахом или раздражающим воздействием.

 

Значения  ПДК_мр  типичных для ТЭС вредных веществ, установленные в соответствии с законом об охране атмосферного воздуха в России.

 

Таблица 4.

 

Загрязняющее  вещество	Максимально-разовые  ПДКмг/м3
1. Пыль  нетоксичная	0.5
2.Сернистый  ангидрид	0.5
3.Углерода  окись	3.0
4. Азота двуокись	0.2
5. Сажа (копоть)	0.15
6. Сероводород	0.008
7. Бенз(а)пирен	-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Что такое максимальная приземная концентрация вещества и от чего она зависит?

 

Природоохранные технологии по уменьшению выбросов вредных веществ в атмосферу должны обеспечивать в приземном слое атмосферы концентрации, не превышающие предельно допустимые на эти вещества.

Величина максимальной концентрации i-го вредного вещества, выбрасываемого с дымовыми газами из одиночной дымовой  трубы с круглым устьем в приземном слое атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях, на расстоянии Х_м от трубы определяется по формуле:

 

 

_{где А – коэффициент, зависящий от температурной  стратификации атмосферы  и определяющий условия  вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе. А различен для разных климатических условий.}

_{Мi-расход вредного вещества (золы, окислов SO2, NO2), выбрасываемого в атмосферу от всех присоединенных к трубе котлов, г ∕с;}

 

F  - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; равен для газообразных веществ 1, для пыли и золы -2.5 при степени очистки в золоуловителях до 90% и 2- при большей 90%.

m и n- безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;