Расчет и прогнозирование состояния окружающей среды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мероприятия, способствующие улучшению экологической  ситуации на территории населенного  пункта, где располагается ТЭЦ.

На долю ТЭЦ в России приходится примерно 14% объема загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий и транспорта.

Ключевыми направлениями в России по снижению выбросов в атмосферу  являются:

1. Повышение энергоэффективности  предприятий теплоэнергетики. 

2. Расширение использования возобновляемых  источников энергии. 

3. Улучшение качества сжигаемого  топлива (например, сжигание угля  и мазута с низким содержанием  серы) и использование экологически  более чистого вида топлива. 

4. Применение новых технологий  сжигания органического топлива. 

5. Использование технологических  методов подавления образования оксидов азота в топках котлов.

6. Очистка дымовых газов от  загрязняющих веществ. 

7. Снижение неконтролируемых выбросов.

Особое внимание уделяется борьбе за сокращение основных видов загрязняющих веществ: оксидам азота, диоксиду серы и золе.

В настоящее время на ТЭЦ могут  быть применены две технологии:

• Технология селективно-каталитического восстановления (СКВ) до молекулярного азота в присутствии катализаторов. Установки СКВ встраиваются в газовый тракт котлов или устанавливаются после золоочистки с предварительным подогревом дымовых газов.
• Технология селективно-некаталитического восстановления (СНКВ) до молекулярного азота. Установки СНКВ обеспечивают эффективность очистки до 40-50%.

Методы снижения выбросов диоксида серы можно разделить на следующие  группы:

1. Использование топлива с меньшим  содержанием серы (сжигание малосернистых  углей, использование мазута с  низким содержанием серы, переход  на сжигание природного газа).

2. Использование золоулавливающих  установок для улавливания сернистого  ангидрида. 

3. Строительство установок сероочистки. 

В соответствии с действующим отечественным  санитарным законодательством и, учитывая предстоящую гармонизацию отечественных  нормативов с европейскими и введение для действующих ТЭЦ технических  нормативов на выбросы загрязняющих веществ, технологии сероочистки для  отечественных ТЭЦ можно по степени  улавливания SO₂ разделить на три категории:

1. Для котлов малой и средней  мощности, сжигающих мало и средне  сернистые топлива, требуются  технологии со степенью сероочистки  30-35%.

2. Для котлов малой и средней  мощности, сжигающих средне сернистые  топлива, требуются технологии  со степенью сероочистки 50-60%.

3. Для котлов всех мощностей,  сжигающих сернистые виды топлива,  требуются технологии со степенью  сероочистки более 85%.

Большинство тепловых электростанций России, постоянно или периодически работающих на твердом топливе, оборудовано  тремя типами золоуловителей: горизонтальными  электрофильтрами, мокрыми центробежными  скрубберами с коагуляторами  Вентури и батарейными циклонами.

Основными мерами снижения выбросов твердых частиц в атмосферу, осуществляемыми  на ТЭЦ, следующие:

1. Замена существующих типов  золоуловителей с низкой степенью  улавливания (батарейные циклоны,  мокрые золоуловители старых  конструкций) на более эффективные  (электрофильтры, эмульгаторы и др.).

2. Реконструкция электрофильтров  и модернизация мокрых золоуловителей  с целью повышения их эффективности. 

3. Строительство новых типов  электрофильтров ЭГА и ЭГБ  с увеличенной площадью активного  сечения, применение новых режимов  электропитания и встряхивания  полей, автоматизацией процессов  золоулавливания. 

4. Интенсификация процессов улавливания  в мокрых золоуловителях с  коагуляторами Вентури путем  перевода их на режим интенсивного  орошения.

5. Изменение топочного режима  котла. 

Помимо этого, одним из приоритетов  деятельности теплоэлектростанций  в области охраны окружающей среды  является реализация мероприятий по сокращению выбросов парниковых газов. Цель – обеспечение предотвращения выбросов парниковых газов за счет энергосберегающих технологий на 2-3 млн. тонн в год.

Основные направления сокращения выбросов парниковых газов:

• повышение эффективности производства тепла и электроэнергии с внедрением современного оборудования (парогазовых и газотурбинных установок);
• возобновляемые источники энергии;
• перевод станций на более чистое топливо (т.е. с угля на газ или с мазута на газ), использование биотоплива, попутного газа и т. п.;
• совершенствование систем теплоснабжения и комбинированной выработки тепла и электроэнергии;
• локальное совершенствование технологий и мероприятия по энергосбережению.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика  вредного вещества SO2

 

    Бесцветный газ с характерным резким запахом. Токсичен. В лёгких случаях отравления сернистым ангидридом появляются кашель, насморк, слезотечение, чувство сухости в горле, осиплость, боль в груди; при острых отравлениях средней тяжести, кроме того, головная боль, головокружение, общая слабость, боль в подложечной области; при осмотре — признаки химического ожога слизистых оболочек дыхательных путей. Длительное воздействие сернистого ангидрида может вызвать хроническое отравление. Оно проявляется атрофическим Ринитом, поражением зубов, часто обостряющимся токсическим бронхитом с приступами удушья. Возможны поражение печени, системы крови, развитие пневмосклероза. Особенно высокая чувствительность к диоксиду серы наблюдается у людей с хроническими нарушениями органов дыхания, с астмой.Диоксид серы образуется при использовании резервных видов топлива предприятиями теплоэнергетического комплекса (мазут, уголь, газ низкого качества) и выбросов дизельного автотранспорта.[3]

 

 

Расчет  загрязнения атмосферы выбросами  ТЭЦ.

Тепловая электростанция выбрасывает в атмосферу М=250 г/с  SO_2, T_г=20^оС,

T_в =35^оС. Высота трубы Н=150 м, диаметр устья D=4,35 м, средняя скорость выхода газовоздушной смеси W₀ =3,5 м/с. Электростация расположена в Октябрьском районе  Республики Башкортостан (А=160). Принят коэффициент n=1.

Определить:

1. Величину приземной концентрации С_м и расстояние Х_м, на котором она достигается.

2. Величину Х_м и С_м при скорости ветра u₁ = 2 м/с и u₂ = 10 м/с.

Дано
Показатели	Обозначение	Значение
Диаметр устья	D	4.35 м
Высота	H	150 м
Скорость выхода газа	W0	3,5 м/с
Температура газа	Tг	20 0С
Температура воздуха	Tв	35 0С
Вредное вещество	SO2
1Масса вредного вещества	М	250
Местность		1(ровн.)
Определить
Cm ; Xm; Cmu при u1=2м/с и u2=10м/с ; Xmu при u1=2м/с и u2=10м/с.

Характеристика вредного вещества: сернистый ангидрид (диоксид серы) SO2

  Класс опасности - 3

  ПДКсс - 0,05

  ПДКмр - 0,5

Решение:

Расчет  максимального значения приземной  концентрации вредного вещества c_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем:

Расчетная формула:

                                                          

Значение  коэффициентов:

• г. Октябрьский находится севернее 52⁰ северной широты (54°29′00″ С.Ш. ) Европейской территории России и Урала. Значение коэффициента A в этой климатической зоне принимаем равным 160;
• NO₂ - газообразное вещество, коэффициент F, учитывающий сепарацию твердых веществ принимаем равным 1;
• Безразмерный коэффициент_{,учитывающий влияние рельефа местности, согласно условию задачи принимаем} равным 1.

DТ (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в :

∆Т=Т_г-Т_в=28^оС-35^оС=(-7^оС)

V₁– расход газовоздушной смеси:

  м³/с.  

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от величины  параметра f:

 

 

 

 

         При f<100, коэффициент m определяется по формуле:

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от v_м по формуле (при 0,5  ≤ V_m ≤ 2):

Подставляем найденные числовые значения всех величин в формулу (1):

 _мг/м³

Расстояние x_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения с_м, определяется по формуле

, (2)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формуле:

Подставляем найденное числовое значение  в формулу (2):

Значение опасной скорости  ветра u_м (м/с), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м, в случае f < 100 определяется по формуле:

Максимальное значение приземной  концентрации вредного вещества с_ми (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u₁=2 м/с, отличающейся от опасной скорости ветра u_м (м/с), определяется по формуле

с_ми1 = r c_м,

где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u₁/u_м  по  формуле:

с_ми1 = r c_м=1,25*0,5=0,625 мг/м³.

Максимальное значение приземной  концентрации вредного вещества с_ми (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u₂=10 м/с, отличающейся от опасной скорости ветра u_м (м/с), определяется по формуле:

с_ми2 = r c_м, где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u₂/u_м  по  формуле:

с_ми2 = r c_м,=0,14*0,5=0,07 мг/м³

Расстояние от источника выброса x_ми (м), на котором при скорости ветра u₁=2 м/с и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения с_ми (мг/м³), определяется по формуле:

х_ми = p x_м,  где р - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u₁/u_м по формуле :

х_ми1 = p x_м= 5.48*10.5=57.54 м

Расстояние от источника выброса x_ми (м), на котором при скорости ветра u₂=10 м/с и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения с_ми (мг/м³), определяется по формуле:

х_ми = p x_м,  где р - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u₂/u_м по формуле:

х_ми2 = p x_м=1,001*10,5=10,5105 м

Результаты вычислений:

 

Установление  санитарно-защитной зоны (определение  размеров санитарно-защитной зоны с  учетом среднегодовой розы ветров)

Дано
Нарпавление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость ветра, %	8	7	5	11	14	19	29	7
Вытянутость розы ветров, p/pо	0,64	0,56	0,40	0,88	1,12	1,52	2,32	0,56
	7,526	6,586	4,704	10,349	13,171	17,875	27,283	6,586
,%	12,5
	0.1
ПДК	0,5
,
, м
Определить:
I