Воздействие топливной энергетики на атмосферный воздух

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯУФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТфилиал в г. Стерлитамак Кафедра ОХТ

Расчетная графическая работа №1по дисциплине «Промышленная экология»Вариант 18

Выполнил: студент гр. БМА-12-31 Поскряков И. В. Проверил: Пряничникова В.В.

2015 г.

Воздействие топливной энергетики на атмосферный воздух

Сжигание органического топлива для получения электрической энергии и тепла, является одной из основ функционирования современного общества и экономики. С другой стороны, топливосжигающие установки расходуют большое количество органического топлива различных видов и других природных ресурсов, преобразуя их в полезную энергию. Функционирование этих предприятий приводит к образованию разнообразных отходов и поступлению большого количества загрязняющих веществ во все природные среды.

Органические виды топлива в настоящее время являются самым распространенным источником энергии. Однако их сжигание приводит к воздействиям на окружающую среду в целом, которые в некоторых случаях оказываются весьма значительными.

Наиболее значимыми видами выбросов при сжигании органического топлива являются SO2, NOх, СО, твердые частицы и парниковые газы, такие как СO2. Другие вещества, например, тяжелые металлы, фтороводород, галоидные соединения, несгоревшие частицы углеводородов, неметановые летучие органические соединения и диоксины выбрасываются в меньших количествах, однако могут оказывать значительное влияние на состояние окружающей среды из-за их токсичности или устойчивости.

Твердые частицы в дыме, зависят от недожога топлива и представляют собой частицы несгоревшего углерода. Недожог зависит от конструкции печи и режима горения. Если же уголь предварительно превратить в пыль и вдувать в топку через форсунку, то вместе с дымом в воздух выбрасывается больше золы, чем недожога.

Пыль, выбрасываемая в процессе горения угля, торфа и биомассы практически полностью образуется из минеральной фракции этих видов топлива. Незначительная часть этой пыли может состоять из очень маленьких частиц, образовавшихся при конденсации соединений, улетучившихся при сжигании.

Сжигание жидких видов топлива также является источником выбросов твердых частиц, хотя и в меньшей части, чем уголь. В частности, неоптимальные условия сжигания ведут к формированию сажи, которая способна образовывать агломераты кислоты, обладающие коррозионными свойствами в присутствии триоксида серы.

Аэрозоли зачастую выполняют функцию ядер конденсации при образовании облаков и таким образом вымываются из атмосферы дождем.

В составе золы больше всего содержится оксида кремния (IV). Он может глубоко проникать в легкие и являться причиной возникновения силикоза.

Среди загрязнений атмосферного воздуха продуктами сжигания топлива наибольшее значение имеют оксиды серы. Выбросы оксидов серы являются результатом присутствия серы в топливе. Органическое топливо содержит серу в виде неорганических сульфидов или органических соединений. В частности, сера встречается в угле в виде пиритной серы, органической серы, солей серы (сульфат, сульфид) и простой серы.

Среди оксидов серы, образующихся в процессе сжигания, значительно преобладает ее диоксид (SO2).

Оксид серы (IV) (сернистый ангидрид) - бесцветный, со специфическим неприятным запахом газ, поражающий преимущественно органы дыхания. При вдыхании воздуха, загрязненного оксидом серы нарушаются окислительновосстановительные процессы, угнетается ферментативная активность, снижается иммунобиологическая реактивность организма и наблюдаются сдвиги со стороны высшей нервной деятельности. Предельно допустимая среднесуточная концентрация оксида серы (IV) в атмосферном воздухе составляет 0,05 мг/мЗ, а максимально разовая - 0,5 мг/мЗ.

Оксид серы губительно действует на зеленые насаждения, но особенно чувствительны к нему хвойные и фруктовые деревья. Этот газ может также вызывать коррозию металлических покрытий (крыш, памятников и др.).

Говоря о твердых и жидких видах топлива, стоит отметить, что от 1 до 3 % серы также окисляется до формы триоксида серы (SO3) при наличии в топливе переходных металлов, катализирующих реакцию.

При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается также большое количество оксида углерода (II) (угарный газ) - продукта неполного сгорания. На предприятиях стараются сократить до минимума образование СО, поскольку его наличие указывает на риск коррозии, неполное сгорание топлива, и, следовательно, на снижение КПД.

Этот газ является чрезвычайно токсичным. Среднесуточная ПДК оксида углерода (II) в атмосферном воздухе составляет 1 мг/мЗ, максимально разовая - 6 мг/мЗ.

Диоксид углерода (СO2) является основным продуктом реакции горения всех видов органического топлива. Выбросы СО2 напрямую связаны с содержанием углерода в топливе, причем газообразные виды топлива создают значительно меньшие выбросы СО2, чем другие виды. Основные оксиды азота, образующиеся в процессе сжигания органических видов топлива, - моноксид азота (NO), диоксид азота (NO2), и закись азота (I) (N2O). Первые два соединения образуют смесь, которая называется NОх и составляет более 90% всех выбросов NO крупных топливосжигающих установок.

Способ сжигания также влияет на количество выбрасываемых оксидов азота. Например, при сжигании угля имеют место следующие закономерности. Выбросы NOX ниже при использовании котлов с подвижной решеткой из-за относительно низких температур горения и постепенного сгорания. Выбросы выше при использовании пылеугольного котла, их количество изменяется в зависимости от типа горелки и конструкции топочной камеры. Выбросы NOX в котле с кипящим слоем ниже, чем для традиционных котлов, однако в этом случае выше выбросы N2O.

Выбросы тяжелых металлов являются результатом их естественного присутствия в органическом топливе. Большинство рассматриваемых тяжелых металлов (Аs, Сd, Сr, Сu, Нg, Ni, Рb, Sе, Zn, V) обычно выбрасываются в форме соединений (например, оксиды, хлориды) в составе твердых частиц. Только Нg и Sе частично присутствуют в газообразной фазе. Менее летучие элементы стремятся сконденсироваться на поверхности малых частиц в потоке дымового газа. Поэтому тонкодисперсные фракции частиц, как правило, обогащены рассматриваемыми элементами.

Крупные топливосжигающие предприятия, не использующие десульфиризацию выбросов дымовых газов, считаются основным источником хлористого водорода в атмосфере.

Подобно хлору, фтор также присутствует в органическом топливе. Замечено, что фтористый водород может выбрасываться при перетоках воздуха во вращающихся (регенеративных)теплообменниках и воздухоподогревателях.

Для снижения вредного воздействия энергетики на воздушный бассейн может быть использовано как минимум три пути:

1) уменьшение количества и улучшение качества органического топлива, сжигаемого для производства электроэнергии и теплоты;

2) подавление образования и улавливание вредных компонентов дымовых газов и сокращение благодаря этому выброса электростанциями вредных веществ в атмосферу;

3) уменьшение концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы в результате рассеивания вредных выбросов высокими трубами электростанций, более рационального их размещения, усиления контроля за выбросами и экологическое управление режимами энергетических предприятий с использованием экологически чистых топлив.

Расчет предельно-допустимых выбросов загрязняющих веществ (ПДВ)

Исходные данные:

m= 360 т/ч;

Вид топлива: Б3;

Продолжительность отопительного периода: 210 дн;

Расход топлива в самый холодный месяц: 62 т;

Производительность котлоагрегата = 0,8 т/ч;

Тип топки: С неподвижной решеткой и ручным забросом;

Аппарат очистки: Батарейный циклон типа БЦ-2;

Наименование топлива: БЗ;

А= 29,9%,

S= 1.0%,

Qн =14.19 МДж/кг

χ =0,0023

Средняя эксплуатационная эффективность аппаратов пылеулавливания и газоочистки отходящих газов котельных: 85%;

Характеристики топок котлов малой мощности:

Топливо q3 q4

Антрацит 1 10

Бурые угли 2 8

Каменные угли 2 7

Расчет:

Максимальный расход топлива:

m’=П∙106Q∙КПД∙3,6,

где П - суммарная теплопроизводительность котлов, Гкал/час,

Qн - низшая теплота сгорания топлива, Ккал/кг, Ккал/м3,

КПД - коэффициент полезного действия котлоагрегата.

m’=6,1∙10631∙24∙3600=22,7 г/с.

Расчет выбросов твердых частиц в дымовых газах:

Мт=А∙m∙ χ∙(1-ηт/100),

Мт= 29,9∙360∙0,0023∙(1-85/100)=3,71 т/год,

Максимально разовый выброс твердых частиц в дымовых газах:

Gт=А∙m’∙ χ∙(1-ηт/100),

Gт=29,9∙22,7∙0,0023∙(1-85/100) =0,234 г/c

Расчет выбросов оксидов углерода:

МСО=ССО∙m∙ (1-q4/100),

ССО=q3∙R∙Qн,

ССО=0,75∙1∙14,19=10,6 кг/т,

МСО=10,6∙360∙10-3∙0,92=3,51 т/год

Максимально разовый выброс оксида углерода:

GСО=q3∙R∙Qн∙ m’∙(1-q4/100) ∙10-3,

GСО= 0,75∙1∙14,19∙22,7∙(1-8/100) ∙10-3=0,222 г/с;

Расчет выбросов оксидов азота:

МNО2=m∙ Qн∙ KNO2∙(1-β) ∙10-3,

МNО2=360∙14,19∙0,16∙1∙10-3=0,817 т/год

Максимально разовый выброс оксида азота:

GNО2=m’∙ Qн∙ KNO2∙(1-β) ∙10-3,

GNО2=22,7∙14,19∙0,16∙1∙10-3=0,051 г/с,

Расчет выбросов оксидов серы:

МSО2=0,02∙m∙S∙(1-η’ SО2) ∙(1-η’’ SО2),

МSО2= 0,02∙360∙1,0∙(1-0,1) ∙(1-0)=6,48 т/год;

Максимально разовый выброс оксида серы:

GSО2= 0,02∙m’∙ S∙(1-η’ SО2) ∙(1-η’’ SО2),

GSО2= 0,02∙22,7∙1,0∙(1-0,1) ∙(1-0)=0,408 г/с.

Выбросы вредных веществ в атмосферу при сжигании угля в котельной

Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу

Ед.изм.

SО2

СО

NО2

Твердые вещества

т/год

6,48

3,51

0,817

3,71

г/с

0,408

0,222

0,051

0,234

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Расчетная графическая работа по дисциплине «Промышленная экология». Сжигание органического топлива для получения электрической энергии и тепла, является одной из основ функционирования современного общества и экономики.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok