Общие сведения о топливно-энергетическом комплексе Иркутской области

3. Характеристика топливно-энергетического комплекса в Иркутской области как источника загрязнения атмосферы

ТЭК - один из крупнейших в промышленности загрязнителей окружающей среды

Продукты сгорания, выброшенные из труб тепловых электроцентралей, котельных и других энергетических объектов области, разносятся на большие расстояния, порядка нескольких десятков километров, по направлениям господствующих ветров, участвуя в региональном загрязнении окружающей среды. Но наиболее опасны те выбросы, которые оседают на близлежащие от источника территории, в сфере так называемого интенсивного техногенного воздействия, т.е. на городские площади. Опасность усугубляется еще и тем, что большинство предприятий топливно-энергетического комплекса находятся вблизи густонаселенных районов города.

ТЭЦ являются одним из основных загрязнителей атмосферы твёрдыми частицами золы, окислами серы азота, другими веществами, оказывая вредное воздействие на здоровье людей, а также углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта». Процесс накопления углекислого газа в атмосфере будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности. Аэрозольные частицы отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего 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. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды соли кислот. Особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха являются одной из главных причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Последствиями накопления глобальных загрязнителей ТЭЦ в атмосфере являются (см. таб. П.З):

парниковый эффект;

разрушение озонового слоя;

кислотные осадки.

Тепловые электростанции работают на относительно дешевом органическом топливе - угле и мазуте, это невосполнимые природные ресурсы. Сегодня основными энергетическими ресурсами в мире являются уголь (40%), нефть (27%) и газ (21%). По некоторым оценкам этих запасов хватит на 270, 50 и 70 лет соответственно и то при условии сохранения нынешних темпов потребления.

При сжигании топлива на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая зола, частички несгоревшего пылевидного топлива, серный и сернистый ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При зажигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи. В золе некоторых видов топлива присутствует мышьяк, свободный диоксид кальция, свободный диоксид кремния.

При переходе с твёрдого на газовое топливо себестоимость вырабатываемой электроэнергии значительно возрастает, однако здесь есть и свои плюсы, при использовании сжиженного газа не образуется золы, но такой переход не решает главную проблему - загрязнение атмосферы. Дело в том, что при сжигании газа, как и при сжигании мазута, в атмосферу попадает окись серы, а по количеству выбросов оксидов азота при сжигании газ почти не уступает мазуту.

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. кмІ. 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].

энергетический пыль очистка атмосфера

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

Эффективность очистки запыленного воздуха первой ступенью пылеулавливания определяется по формуле:

,

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

е_ф1, е_ф2, е_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 - е_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 е_1фп - фракционная эффективность 1 ступени.

Результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Дисперсный состав пыли

?G_фп = 9,1558

Определяем эффективность пылеулавливания второго пылеуловителя:

Данные обеих ступеней очистки заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Дисперсный состав пыли

Определим общую эффективность двух последовательно включенных пылеуловителей:

е₀ = 1 - (1- е_ст1))(1- е_ст2),

е₀ = 1 - (1 - 0,9080) (1 - 0,9324) =0,9938 или е₀ = 99,38 %

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

С₂ = С₁ • (1 - е_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 топливно-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 частицы 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).

Список использованных источников

1. Все о Приангарье: Бояркин В.М., Бояркин И.В. География Иркутской области, 02.01.2013

2. Метеорология и климатология, С.П. Хромов, М.А. Петросянц - М.: КолосС, 2004

3. Экогеохимия городов Восточной Сибири, И.С. Ломоносов, В.Н. Макаров, А.П. Хаустов. - Якутск: Институт мерзлотоведения СО РАН, 1993

4. Экономика природопользования, С.Н. Бобылев, А.Ш. Ходжаев. - М.: ИНФРА-М, 2004

5. Тепловики энциклопедия: Гидроэлектростанция, 02.01.2013

6. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов / Под ред. В.Я. Гиршфельда. - М: Энергоатомиздат, 1987. - 328 с.

7. Стерман Л.С. Тепловые и атомные электрические станции: Учебник для вузов / Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г. Тишин. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 416 с.

8. Википедия: Теплоэлектроцентраль, 02.01.2013

9. Н. Прокофичев «К выбору золоуловителя для котлов промышленной и коммунальной энергетики»

10. Сохраним планету: Материалы по экологии, 02.01.2013

11. Воздействие электростанций на окружающую среду: Гидравлические электростанции, 02.01.2013

Приложение А

Таблица П. А - Гидрографическая характеристика водохранилищ Ангарского каскада

Приложение Б

Схема плотины гидроэлектростанции

Рисунок П. Б - Схема плотины гидроэлектростанции

Приложение В

Тепловая схема конденсационной установки на органическом топливе

1 - паровой котёл; 2 - турбина; 3 - электрогенератор; 4 - конденсатор; 5 - конденсатный насос; 6 - подогреватели низкого давления; 7 - деаэратор; 8 - питательный насос; 9 - подогреватели высокого давления; 10 - дренажный насос.

Рисунок П. В - Принципиальная тепловая схема ТЭС

Приложение Г

Технологическая схема электростанции, работающей на углях

1 - железнодорожные вагоны; 2 - разгрузочные устройства; 3 - склад; 4 - ленточные транспортёры; 5 - дробильная установка; 6 - бункера сырого угля; 7 - пылеугольные мельницы; 8 - сепаратор; 9 - циклон; 10 - бункер угольной пыли; 11 - питатели; 12 - мельничный вентилятор; 13 - топочная камера котла; 14 - дутьевой вентилятор; 15 - золоуловители; 16 - дымососы; 17 - дымовая труба; 18 - подогреватели низкого давления; 19 - подогреватели высокого давления; 20 - деаэратор; 21 - питательные насосы; 22 - турбина; 23 - конденсатор турбины; 24 - конденсатный насос; 25 - циркуляционные насосы; 26 - приемный колодец; 27 - сбросной колодец; 28 - химический цех; 29 - сетевые подогреватели; 30 - трубопровода; 31 - линия отвода конденсата; 32 - электрическое распределительное устройство; 33 - багерные насосы.

Рисунок П. Г - Технологическая схема пылеугольной ТЭС

Приложение Д

Технологическая схема производства электроэнергии и тепла на ТЭЦ

Рисунок П. Д - Технологическая схема производства электроэнергии и тепла на ТЭЦ

Приложение Е

ТЭЦ-9 ОАО "Иркутскэнерго"

Рисунок П. Е - ТЭЦ-9 ОАО "Иркутскэнерго"

Приложение Ж

Скрубберы

Насадочные газопромыватели (скрубберы) - в корпус аппарата на опорную решетку засыпается насадка, чаще всего представляющая собой кольца различной конфигурации.

Рисунок П. Ж - Скрубберы

Приложение З

Таблица П. З - Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу предприятием ТЭЦ

Приложение И

Таблица П. И - Дисперсные составы пылей

Приложение К

Таблица П. К - Фракционные эффективности улавливания

Приложение Л

Таблица П. Л - Исходные данные

Размещено на Allbest.ru