шпоры

20. В качестве золоуловителей на ТЭС наиболее широкое применение нашли электрофильтры, так как они позволяют очистить газы от золы с эффективностью 0,99 –0,998 при гидравлическом сопротивлении не более 200 Па. Капитальные затраты на сооружение электрофильтров высоки, так как эти аппараты металлоемки, занимают большую площадь, снабжаются специальными повысительно-выпрямительными агрегатами электропитания. В обозначении электрофильтра марки ЭГА указываются следующие основные характеристики: количество параллельных секций; количество газовых проходов между осадительными электродами; высота электродов; количество элементов в осадительном электроде; число полей. Так, электрофильтр ЭГА 2-56-12-6-4 обозначает: электрофильтр горизонтальный модификации А, с двумя параллельными секциями, с 56 газовыми проходами, с высотой электродов равной 12 м, с шестью элементами в осадительном электроде и четырьмя последовательно установленными полями.

1.Среди большого числа загрязнителей воздуха (более 200) выделяются пять основных, на долю которых приходится 90-95 % валового выброса вредных веществ в различных регионах страны. К ним относятся: твердые частицы (пыль, зола); оксиды серы; оксиды азота; оксиды углерода; углеводороды. В электроэнергетике к основным загрязняющим атмосферу веществам относятся три первых. Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу электростанциями за рассмотренный 10-летний период заметно снизилось, хотя выработка электроэнергии за тот же период возросла на 27 %. Это снижение обеспечено за счет изменения структуры генерирующих мощностей, совершенствования систем золоочистки, увеличения доли используемого природного газа, уменьшения количества сжигаемого на электростанциях высокосернистого мазута и снижения средней сернистости углей.

Выбросы электроэнергетики достигают 1/3 общего количества вредных веществ, поступающих в атмосферу от стационарных источников.По уровню опасности основные выбросы электростанций относятся к III классу, т.е. не являются самыми опасными.Наряду с рассмотренными выше основными загрязняющими атмосферу веществами в дымовых газах электростанций имеется некоторое количество еще более вредных, в том числе канцерогенных, веществ, относящихся к I классу опасности.Установлено, что существенные количества - канцерогенных веществ образуются при слоевом сжигании топлива. Сжигание же топлива в пылеугольных топках снижает количество выбросов канцерогенных веществ на четыре порядка.Бензапирен и другие канцерогенные вещества хоть и присутствуют в продуктах сгорания электростанций, но в таких небольших дозах, что определяют не более 3-4 % токсичности продуктов сгорания мощных ГРЭС.Строительство крупных ТЭС, сжигающих твердое топливо в пылеугольных топках или природный газ, способно существенным образом улучшить канцерогенную обстановку в населенных пунктах за счет отказа от большого числа мелких котельных, в выбросах которых на четыре порядка больше канцерогенных веществ, чем у крупных электростанций, тем более что и осуществляются эти выбросы через низкие трубы, не способствующие их достаточному рассеиванию.При сгорании в топках котлов электростанций органического топлива образуются твердые и газообразные вредные вещества (так называемые «отходящие»), транспортируемые в составе дымовых газов по газоходам котла в дымовую трубу. Часть «отходящих» вредных компонентов поглощается другими составляющими дымовых газов (например, оксиды серы частично поглощаются золой) в котле и в процессе движения по газоходам. На выходе из дымовой трубы они улавливаются специальными устройствами, например золоуловителями. Все, что не поглощено и не уловлено, выбрасывается в атмосферу. Эти не уловленные и не поглощенные вредные вещества называются «вредными выбросами» или просто «выбросами».

11.

Одновременно со снижением выбросов вредных веществ необходимо их рассеивать в атмосфере для обеспечения приземных концентраций ниже допустимых норм (табл.9.34). Максимальная приземная концентрация вредного вещества, мг/м³, при выбросе из одиночного источника (дымовой трубы) при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра, определяется по формуле37

, (9.45)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы. Значения коэффициента А для неблагоприятных метеорологических условий приведены в табл.

Рассчитанные по формуле (9.45) максимальные приземные концентрации вредных веществ должны удовлетворять условию:

, (9.48)

где - фоновая концентрация вредного вещества в районе расположения предприятия.

А для веществ однонаправленного действия (NO₂ и SO₂) должно выполняться неравенство:

, (9.49)

19. К основным факторам, влияющим на работу электрофильтра, следует причислить:

1.физико-химические свойства пылегазового потока;

2.внешние факторы:

- неравномерность распределения пылегазового потока по активному сечению электрофильтра;

- работа высоковольтных источников питания и управления;

- работа приводов встряхивания электродов;

- работа системы сбора и транспортировки уловленной пыли;

- соответствие теплоизоляции электрофильтра техническим условиям эксплуатации;

3.внутренние факторы (состояние внутреннего механического оборудования электрофильтра):

- центровка электродной системы;

- состояние изоляторов;

- работоспособность механизмов регенерации электродной системы;

- конструктивные особенности неактивных и полуактивных зонэлектрофильтра;

- конструктивные свойства корпусов электрофильтров

21. В результате работ отечественных и зарубежных ученых выявлены и к настоящему времени довольно хорошо изучены три основных механизма образования оксидов азота: термических, быстрых и топливных NO_X .

N + OH = NO +H

Основываясь на экспериментальных наблюдениях, авторы [4] пришли к выводу, что скорость образования NO много меньше скорости горения и что основная часть NO образуется после завершения горения, когда повышение температуры приводит к диссоциации молекулярного кислорода. Из-за высокой энергии активации основное количество термических оксидов азота образуется в узком диапазоне температур [Т_МАКС - (Т_МАКС -60 К)] в зоне активного горения-ЗАГ (при Т=18001900 К). Таким образом, основными факторами, влияющими на выход термических оксидов азота, являются: максимальная температура в зоне генерации NO_X (в зоне активного горения), концентрация избыточного кислорода и время пребывания продуктов сгорания в этой зоне.

Быстрые оксиды азота образуются в узкой зоне фронта пламени углеводородных топлив в результате аномально быстрых реакций:

N₂ + CH = HCN + N, (11)

N + OH = NO + H.

Эти реакции активно протекают уже при температуре около 1300 С, когда образование термических NO_X практически еще не происходит. Механизм образования быстрых оксидов азота был предложен Фенимором [5]. Образование топливных оксидов азота происходит в два этапа: сначала газификация капель мазута или угольных частиц с выделением азотосодержащих соединений типа CN, CHN, NH, NH₂ и др., а затем частичное окисление этих соединений по реакции:

RN + O₂ = NO + RO. Топливные оксиды азота (как и быстрые) образуются на начальной стадии факела за промежуток времени гораздо меньший, чем t _(ЗАГ). Из-за малой энергии активации процесс образования NO из азота топлива происходит при относительно низких температурах Т~1100 K. Зависимость выхода топливных оксидов азота от содержания молекулярного кислорода в зоне горения более сильная (близкая к квадратичной). Естественно, что важным фактором является содержание азота в топливе N^T .

Природный газ не содержит азота и при его сгорании топливных оксидов азота не образуется. При сжигании мазута в энергетических котлах доля топливной составляющей оксидов азота относительно невелика. При сжигании угольной пыли в топках с твердым шлакоудалением доля топливных оксидов азота значительно выше (может превышать 90 %) и сильно зависит от содержания азота в топливе и концентрации свободного кислорода. Эмпирическая зависимость для расчета выхода топливных оксидов азота при сжигании угольной пыли имеет вид [7]: NO=7 10⁵ K₁ ( O₂ )² ( T_M -1025) ^1/3 NO_M

12.

Для каждого промышленного предприятия устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ). Это такой выброс вредного вещества (г/с или т/год), при котором приземные концентрации с учетом фоновых концентраций и с учетом расширения предприятия не превышают ПДК. ПДВ, г/с, можно рассчитать по формуле 37:

, (9.50)

где z- число дымовых труб на предприятии.

В случае, если на данный момент не удается обеспечить ПДВ, то по согласованию с природоохранными органами могут быть установлены временно согласованные выбросы (ВСВ).

18.ЭЛЕКТРОФИЛЬТР — устройство, в к-ром очистка газов от аэрозольных, твердых или жидких частиц происходит под действием электрич. сил. В результате действия электрич. поля заряж. частицы выводятся из очищаемого газового потока и осаждаются на электродах. Зарядка частиц происходит .в поле коронного раз-рада. Электрофильтр представляет собой корпус цилиндрич. формы, внутри к-рогосмонтированы осадит, и коронирующие электроды разл. конструкции (в зависимости от назначения и области применения электрофильтров, а также от специфики улавливаемых частиц). Коронирующие электроды подключены к высоковольтному источнику питания выпрямл. током напряжением 50—60 кВ. Э., в к-рых улавливаемые твердые частицы удаляются с электродов встряхиванием, наз. сухими, а те, в к-рыхосаж. частицы смываются с электродов жидкостью или улавливаются жидкие частицы (туман, брызги), — мокрыми.

Тканевые золоуловители:

В энергетике получили применение тканевые фильтры, использовавшиеся ранее в других отраслях промышленности для улавливания пыли. Фильтрация осуществляется через гибкую ткань, выполненную из тонких нитей (диаметром около 100—300 мкм). Ткань имеет цилиндрическую форму, поэтому фильтры называются рукавными. Их применяют в котлоагрегатах с небольшой производительностью (20—90 т/ч). Рукавные тканевые фильтры различают по форме фильтров (плоские, рукавные), наличию опорных устройств (каркасные, рамные), месту расположения вентилятора или дымососа (всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением), способу регенерации тканей (встряхивание, обратная продувка, вибровстряхивание, импульсная продувка), числу секций в установке (односекционная, многосекционная), виду используемой ткани. Рукава чаще всего имеют диаметры 127—300 мм и длину от 2,4 до 10—12 м. Если тканевые фильтры правильно сконструированы и обоснованно выбрана ткань (пористый материал), то эффективность улавливания пыли — более 99%. Однако их использование связано с рядом трудностей и значительными затратами. Скорость газового потока через ткань должна быть очень низкой — 0,01—0,02 м/с, а гидравлическое сопротивление высоким — 0,5—1,5 кПа. Наибольшую трудность при эксплуатации представляет удаление осевшей на ткани золы, для чего применяют либо механическое встряхивание, либо продувку воздухом в обратном направлении с отключением секции газового потока шиберами. Тканевые фильтры за паровыми котлами должны выполняться из материала, выдерживающего температуру уходящихшзов. Рукавные фильтры из стекловолокнистой ткани с тефлоновым покрытием выдерживают температуру 130—250 С. Длительность работы ткани — 1—3 года.

22. Методы подавления образования оксидов азота в топках котлов.

В топках котлов обычно образуется окись азота N0, которая в атмосфере окисляется в N02, поэтому расчеты выбросов токсичных окислов азота производятся с перечетом на N02. Образование окислов азота в топках может происходить за счет как атмосферного азота, так и азота, содержащегося в топливе. При сжигании твердого топлива и температуре факела ниже 1550°С (при твердом шлакоудале-нии) скорость окисления молекулярного азота воздуха невелика и окислы азота в основном образуются за счет топливного азота (в них переходит 10—20 % топливного азота) [7]. При сжигании мазута в окислы азота переходит до 23 % топливного азота и, кроме того, имеет место образование окислов азота из атмосферного азота, количество которых уменьшается под действием серы топлива в результате снижения концентрации атомарного кислорода. Образование окислов азота из азота топлива слабо зависит от температуры процесса и происходит при сравнительно низгоокна для проб пыли, числом размещенных в них импульсных трубок и т.п. Использование комбинированных водо-охлаждаемых зондов, например одновременно для определения величины и направления вектора скорости газов и отбора проб пыли, существенно усложняет конструкцию зондов. По этой причине часто поля по большинству параметров снимаются специальными зондами.

5. Вопрос 5. Расчёт выбросов золы в атмосферу.

Выбросы золы в атмосферу определяются по формуле:

- выбросы золы в атмосферу, г/с

- расход топлива, кг/с

- зольность топлива на рабочую массу, %

- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

– доля золы уносимая газами из котла, принимается по таблице в зависимости от вида топки.

- степень улавливания золы в золоуловителе.

- потери тепла от механического недожога, % принимаются с нормативными данными(1-1,5).

Вопрос 6. Расчёт выбросов оксидов серы.

Выбросы золы в атмосферу определяются по формуле:

- выбросы оксидов серы в атмосферу, г/с

- расход топлива, кг/с

- сернистость топлива на рабочую массу, %

- доля оксидов улавливаемых летучей золой в газоходах котла, зависит от вида топлива.

– доля золыулавливаемая в золоуловителях, 0- для сухих золоуловителей

0,015-0,03 для мокрых. Для крупных электростанций применяют сухие золоуловители- электрофильтры.

7. Вопрос 7. Расчёт выбросов оксидов азота. Нормы по допустимым концентрациям. Плата за выбросы вредных веществ в атмосферу.

Выбросы оксидов азота в атмосферу определяются по формуле:

– выброс оксидов азота, г/с.

– концентрация оксидов азота в сухих дымовых газах, мг/м³

– объёмный расход сухих газов котла при стандартных условиях, м³/с

теоретический объём газов, воздуха, водяных паров, м³/кг

В соответствии с природоохранным законодательством нашей страны

молекулярные массы.

– коэффициент трансформации NOdNO2 в атмосфере зависит от района нашей страны.

Нормы по допустимым концентрациям оксидов азотаNO и диоксидов азота NO2 соответственно(среднесуточная концентрация) МГ/М³: 0,06 и 0,04

25. Методы и технологии очистки дымовых газов от оксидов азота

Важность проблемы защиты атмосферы от выбросов NО_Х, стимулировала увеличение объема исследований, направленных на изучение механизмов образования оксидов азота при сжигании топлива и разработку методов снижения их эмиссии. Несколько позднее начаты исследования по разработке методов очистки дымовых газов от NОХ, пригодных для энергетических котлов.

К основным методам удаления NО_X с помощью сухой очистки относятся:

• селективное каталитическое восстановление аммиаком (СКВ);

• селективное высокотемпературное (некаталитическое) восстановление аммиаком;

• неселективное каталитическое восстановление;

• адсорбция.

Только для котлов с твердым шлакоудалением с настенными и тангенциальными горелками, другие нормативы в стадии утверждения.

В основе методов удаления NО_X, а также NО_X и SО₂ с помощью мокрой очистки, лежат следующие процессы :

• окисление-абсорбция;

• абсорбция- окисление;

• абсорбция-восстановление, а также сочетание первого с последним.

16. 16. Инерционные золоуловители

Очищаемый от пыли (летучей золы) газ тангенциально входит в цилиндрическую оболочку (корпус), переходящую внизу в конус. Благодаря вращательному движению потока, центробежные силы отбрасывают частицы пыли к периферии и, ударяясь о стенку, последние теряют скорость и вдоль стенки падают в нижнюю часть конуса, а затем удаляются из потока газов через воронку. Выход газов вниз заполнен золой, и поэтому поток газов, вращаясь, поворачивает вверх в центральный патрубок и удаляется из корпуса золоуловителя, освобождаясь от большей части летучей золы.

17. 17. Мокрые золоуловители

Мокрые инерционные золоуловители работают также на принципе использования сил инерции. Очищаемый от пыли (летучей золы) газ тангенциально входит в цилиндрическую оболочку (корпус), переходящую внизу в конус. Благодаря вращательному движению потока, центробежные силы отбрасывают частицы пыли к периферии и, ударяясь о стенку, последние теряют скорость и вдоль стенки падают в нижнюю часть конуса, а затем удаляются из потока газов через воронку. Выход газов вниз заполнен золой, и поэтому поток газов, вращаясь, поворачивает вверх в центральный патрубок и удаляется из корпуса золоуловителя, освобождаясь от большей части летучей золы. Однако для улавливания и вывода от сепарированных частичек из золоуловителя используется водяная пленка, создаваемая на стенках аппарата. Для этого патрубок золоуловителя, куда входит поток дымовых газов, оборудуют решеткой , на которую подается вода через форсунку , где газ частично очищается от золы. Труба Вентури состоит из короткого диффузора с углом раскрытия 60⁰, горловины и длинного диффузора с углом раскрытия 12⁰. В конфузоре трубы Вентури происходит увеличение скорости газов от 20 до 50-70 м/с. При взаимодействии воды подаваемой через форсунки происходит дробление капель быстродвижущемся пылегазовым потоком. Далее в диффузоре происходит поглощение более крупными каплями более мелких частиц золы (коагуляция). Потом вода вместе с золой стекает по стенкам в золовой бункер. Степень золоулавливания для таких фильтров 0,92 – 0,97.

Мокрые инерционные золоуловители не пригодны для котельных, в которых сжигаются сернистые топлива, так как образующаяся серная кислота вызывает коррозию металла

2. Парнико́выйэффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса

Атмосфера, содержащая многоатомные газы (двухатомные газы диатермичны - прозрачны для теплового излучения), поглощающие в этой области спектра (т.н. парниковые газы — H₂O, CO₂, CH₄ и пр. — см. Рис. 1), существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, то есть имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности.

37. Воды систем гидрозолоудаления

На ТЭС, сжигающих твердое топливо, зола и шлак обычно удаляются водой на золоотвалы. Расход воды на транспортировку золы и шлака составляет 15 – 40 м3/т. За счет растворения транспортная вода насыщается примесями в концентрации до нескольких тысяч мг/дм3, ее pH может меняться от сильнокислого до сильнощелочного. Состав и степень загрязненности вод систем ГЗУ должны приниматься на основе фактических данных химического контроля. Для поддержания солевого баланса и предотвращения интенсивного образования отложений в пульпопроводах, насосах, в линиях осветленной воды часть оборотной воды сбрасывают в водоемы и заменяют свежей. Однако сбросные воды систем ГЗУ могут содержать токсичные элементы – мышьяк, ванадий, фтор и др., поэтому по современной классификации они относятся к токсичным стокам. В этой связи оборотные системы на новых и реконструируемых ТЭС должны быть бессточными с возможностью использования воды из оборотных систем для производственных нужд ТЭС с возвратом их в систему ГЗУ. При создании оборотных систем ГЗУ без продувок целесообразно исключить сброс в них ливневых вод, продувочных вод градирен, минерализованных сточных вод ВПУ. При дефицитном водном балансе допустимо сохранить подачу в систему ГЗУ продувочной воды осветлителей и сточных вод от химических очисток оборудования.

37. Использование золы в народном хозяйстве.

Шлак является наименее токсичным из отходов, и если удаляется отдельно от золы, то не представляет опасности для загрязнения окружающей среды. Шлаки широко применяются в строительстве и других отраслях промышленности.Летучая зола большинства топлив может быть использована как наполнитель углеводородных вяжущих веществ при устройстве дорожных покрытий. В западных странах имеются установки, в которых летучая зола в процессе горения улавливается и направляется на переплав в топки с жидким шлаком. Такие ТЭС не имеют отходов летучей золы, поскольку она полностью превращается в шлак.Масштабы использования золы определяются ее составом и свойствами. В зависимости от вида топлива состав золы может быть различным. Товарные качества золы зависят от метода золоудаления.

В настоящее время наибольшее применение в качестве вторичного сырья находит зола, полученная при сжигании сланцев, углей Канско-Ачинского месторождения и торфа. Эта зола содержит значительное количество оксида кальция и используется для известкования почв, производства аглопористого гравия, наполнителя в цементобетонных смесях. Такая зола практически без переработки может быть использована для улучшения кислых почв. При внесении золы в кислые почвы значительно повышается урожайность ячменя, ржи и овса. Поставка золы с ТЭС осуществляется железнодорожными вагонами-цистернами с автоматическим режимом процессов загрузки и выгрузки.

38. Сточные воды водоподготовительных установок

Эксплуатация ВПУ связана с потреблением больших количеств извести, коагулянта, регенерантов (H2SO4, NaOH, NaCl). Стоки предочистки содержат шлам различного состава, определяемого ее типом. Основная часть регенерирующих веществ переходит в сточные регенерационные воды и является потенциальным источником загрязнения природных водных объектов. Количественные характеристики сбросных вод ВПУ определяются при проведении технологических расчетов.

Сброс вод, содержащих такие загрязнения, даже после взаимной нейтрализации кислых и щелочных стоков обессоливающих установок (рис. 8.2), разрешается в редких случаях, когда естественный водоем имеет мощный дебит, способный разбавлять вредные химические вещества до значений их ПДК.

Внедрение экономичных и экологичных схем ВПУ в настоящее время ведется в следующих направлениях:

1) применение противоточных фильтров в схемах ВПУ (см. гл. 4);

2) использование мембранных технологий (см. гл. 5);

3) изменение внутренних взаимосвязей различных узлов технологических схем и применение оборудования, позволяющего снизить расходы реагентов и воды на собственные нужды, извлекать из сточных вод ценные компоненты, т.е. создавать малоотходные схемы ВПУ.

26.Твердое топливо может содержать серу в следующих формах: колчедана Fe2S и пирита FeS2 в составе молекул органической части топлива и в виде сульфатов в минеральной части. Соединения серы в результате горения превращаются в оксиды серы, причем около 99% составляет сернистый ангидрид SO2, остальная часть выделяется в виде триоксида серы SO3 либо сульфатов СаSO4.Наиболее распространенными методами сероочистки являются следующие:а) мокрый известняковый (известковый) способ б) мокро-сухой способ в) магнезитовый циклический способ г) аммиачно-циклический способ д) сухой известняковый (аддитивный) способ. В их основе лежит использование реагента для связывания оксидов серы. В качестве такого вещества чаще всего выступает известняк СаСО3 (карбонат кальция) или известь Са(ОН)2 (гидрат оксида кальция), так как они являются наиболее дешевыми щелочными реагентами. КПД сероподавления лежит в пределах 80...90% при разнице в затратах для “мокрых” способов (с учетом эксплуатационных издержек) на уровне 20% . При относительно равных возможностях сероподавления и равных затратах на производство и эксплуатацию вид, сероочистки должен определяться как свойствами используемого угля, так и свойствами его золы. Для КАУ, например, при высоком содержании Са в золе, неприемлемы “мокрые” способы сероподавления из-за образования в аппаратах сероочистки трудноудаляемых отложений гипса. В то же время, “сухой” известняковый способ является наиболее простым и требует минимальных капиталовложений. Сущность способа заключается в добавлении к сжигаемому топливу известняка или доломита в количестве, примерно в два раза превышающем стехиометрически содержание серы в исходном топливе. В топке под воздействием температуры известняк диссоциирует на углекислоту и оксид кальция, а последний взаимодействует с сернистым ангидридом: CaCO3 t=CaO+CO2 CaO+SO2+1/2O2 =CaSO4 В результате образуется сульфат кальция, который вместе с золой улавливается в золоуловителях.

27. Повышение качества нефти возможно за счет её переработки, а именно удаления серы. Обессеривание или десульфаризация продукта проводится методом разрушения или извлечения сераорганических соединений. Наиболее интересным для получения серосодержащих продуктов, конечно, является экстрактивный метод.Экстракционный метод — это достаточно технологически сложный процесс, чем «тяжелее» нефть, тем сложнее и дороже процесс каталитической гидроочистки. Связывание серы в сырой нефти происходит при введении катализаторов или адсорбентов, в некоторых случаях микроорганизмов. Процесс каталитической гидроочистки предполагает селективный вывод сернистых соединений путем молекулярного присоединения водорода к сере. На следующем этапе сероводород удаляется из очищенного сырья, после улавливается и опять преобразуется в водород и серу.Наиболее перспективным методом считаются методы «мягкого» селективного обессеривания –биосульфаризации, при помощи которой проводится выборочное удаление соединений без деструкции других компонентов нефти. Например, плесневые грибы Stachybotrys способны удалять до 76% сернистых соединений.Наиболее технологически приемлемым для промышленности считается метод очистки нефти с окислением сераорганических соединений гидропиридоксидами. Метод позволяет делать выборочную очистку при высокой скорости процесса. При этом сера подлежит последующей обработке, а выделение серы происходит в щелочной среде.Существуют другие методы селективной очистки углеводородного сырья от сераорганических соединений с различной эффективностью и нагрузкой на экологию. На сегодняшний день они большей частью не имеют применения в промышленности, но весьма эффективные технологии обессеривания предлагаются в комплекте к мини-установкам, которые могут использоваться небольшими предприятиями-переработчиками и на мини-НПЗ.

24. Ступенчатое сжигание по воздуху

Для снижения оксидов азота при сжигании углей наиболее часто ис-пользуется нестехиометрическое (неравномерное распределение топлива и воздуха по горелкам) и ступенчатое (подача части воздуха через специаль-но оборудованные сопла) сжигание топлива в объѐме топки. Комбинация ступенчатого сжигания и малотоксичных горелок позволяет достичь эф-фективности снижения оксидов азота до примерно 75%. При разнообразии реализуемых схем в зависимости от конструкции топочно-горелочных устройств и качества топлива общим в них является организация низких избытков воздуха и температур на стадии выхода и выгорания летучих ве-ществ для уменьшения топливных оксидов азота.

Эти соображения и привели к принятию на вооружение в котельной технике ряда новых, более сложных, чем ступенчатое сжигание газа и жидкого топлива, схем. Среди них рециркуляция части дымовых газов из хвостовой части котла, где температура газов не превышает 300–400°С, а избыток воздуха превышает φт (коэффициент избытка воздуха в топке) не более чем на 0,03–0,05.В противном случае эффективность рециркуляции может оказаться весьма призрачной. При условии поддержания указанных параметров рециркуляция позволяет заметно улучшить эксплуатационные показатели котлов. Так, при подаче рециркулируемых газов через воздушные каналы горелок и коэффициенте рециркуляции r = 0,2 выбросы оксидов азота снижаются на 30–50%. Для приближенной оценки эффективности рециркуляции в [1] приводятся такие средние данные в расчете на 1% рециркулирующих газов: снижение NOX на 1,5% при работе на природном газе и на 2%— на мазуте. Следует отметить, что при этом КПД котла снижается примерно на 0,5%, увеличивается расход электроэнергии на собственные нужды, усложняется установка и ее обслуживание, увеличиваются капитальные затраты.

Вопрос 32.

Водные ресурсы мира.

На Земле около 1,4 млрд км3 воды, из них 97,5% - соленая вода океанов и морей и рассолы подземной гидросферы; 70% поверхности планеты - это моря и океаны. Запасы пресной воды на Земле составляют чуть больше 30 млн км3, из них 97% сосредоточено в полярных шапках и ледниках. В ручьях, реках, озерах, в атмосфере содержится около 0,01% общих запасов воды на Земле, т.е. чуть больше 50 тыс. км/год. В расчете на шестимиллиардное население Земли водные ресурсы используются следующим образом, км :

ирригация............................... 7000

промышленность..................... 1700

бытовые нужды......................... 600

разбавление сточных вод......... 9000

другие виды потребления.......... 400

Итого: 18700

Главные источники водоснабжения в мире — реки. И сегодня техносфера активно конкурирует за доступные резервуары с биосферой. Человеком создано более 30000 искусственных водохранилищ, стоки рек проходят через плотины гидроэлектростанций, а общее количество частных и промышленных скважин невозможно посчитать.

Сегодня порядка 70% водопотребления в мире приходится на сельское хозяйство. Бурение промышленных скважин и водозабор из открытых источников для производственных нужд составляют порядка 13%, около 7% использует водное хозяйство (судоходство, гидроэнергетика и т.д.), 10% требуется на коммунально-бытовые нужды

Значительное водоснабжение требуется при производственных процессах, так, для получения 1 тонны нефти необходимо затратить 3 т воды, стали — 40 т, а при изготовлении тонны резины ее требуется порядка 2300 т. Велики затраты и при охлаждении энергоблоков: АЭС мощностью 1 ГВт использует до 3 кубических километров воды, а такая же ТЭС — от 1.2 до 1.6 куб. км. Конечно, одним бурением скважин такие потребности не решить, а потому создаются специальные пруды охладители и иные водозаборные сооружения.

Вопрос 33

Процессы самоочищения водоемов. Факторы, влияющие на процессы самоочищения.

Поступающие в водоем загрязнения вызывают в нем нарушение естественного равновесия. Способность водоема противостоять этому нарушению, освобождаться от вносимых загрязнений и составляет сущность процесса самоочищения. Самоочищение представляет собой сложный комплекс физических, физико-химических, химических и биохимических явлений.

Гидродинамические процессы смешения стока с водой водоема во многом определяют интенсивность самоочищения, так как понижают концентрацию загрязнений. К числу физических факторов самоочищения относятся также процессы осаждения нерастворимых примесей, поступающих в водоем со сточными водами. Физические явления осаждения тесно связаны с жизнедеятельностью гидробионтов — фильтраторов и седиментаторов. Они извлекают из воды огромные количества взвешенных веществ и выбрасывают непереваренный материал в виде фекальных комочков, легко оседающих на дно. Еще большее значение имеет процесс образования моллюсками псевдофекалий. Таким образом, гидробионты ускоряют процессы осаждения, способствуя очистке воды от взвешенных веществ иx осаждению их в донные отложения.

В водоеме протекают и чисто химические реакции нейтрализации, гидролиза, окисления. Например, при самоочищении от ионов Fe, Mg, Al преобладающим процессом является реакция образования гидроксидов этих металлов с последующим их осаждением.

Самоочищение от ионов тяжелых металлов происходит за счет целого ряда процессов: соосаждения с гидроксидами перечисленных выше металлов, сорбции ионов органическими коллоидами, образования сложных металлоорганических комплексов с гуминовыми кислотами. Доля участия каждого из этих процессов в удалении тяжелых металлов зависит от рН, окислительно-восстановительных условий в водоеме, концентрации металлов. В результате вода освобождается от тяжелых металлов, а в донных отложениях происходит их накопление. Изменение окислительно-восстановительных условий в донных осадках может привести к переходу ионов металлов в водный слой, т.е. к вторичному загрязнению воды.

36. Использование воды из естественных водоёмов в качествеохладителя.

Наиболее крупные проблемы термального загрязнения связаны степловыми электростанциями. Выработка электричества с помощью паранеэффективна, поскольку в этом случае используется 37-39% энергии,заключённой в угле, и 31% ядерной энергии. Несмотря на все недостатки,тепловые электростанции продолжают существовать.

Большая часть энергии топлива, которая не может быть превращена вэлектричество, теряется в виде тепла. Наиболее простым способом избавленияот этого тепла является выброс его в атмосферу. Но более экономичный путьсостоит в использовании в ка-честве охладителя воды с её способностьюаккумулировать огромное количество тепла с незначительным повышениемсобственной температуры, чтобы затем она сама постепенно отдавала тепло ввоздух.

Серьёзной экологической проблемой является то, что обычным способомиспользования воды для поглощения тепла является прямая прокачка преснойозерной или речной воды через охладитель и затем возвращение её вестественные водоёмы без предварительного охлаждения. Для электростанциимощностью 1000 МВт требуется озеро площадью 810 га, глубиной около 8,7 м.

Электростанции могут повышать температуру воды по сравнению сокружающей на 5-15 С. Если температура воды в водоёме составляет 16 С,то температура отработанной на станции воды будет от 22 до 28 С. Влетний период она может достигать 30-36 С.

36. Технологические пути решения проблемы охлаждения на электростанциях .

Вместо использования в качестве охладителя воды из естественныхводоёмов инженерами разработан метод, позволяющий решить данную проблемубез вреда для окружающей среды. Это метод испарительных или охладительныхбашен. Вместо спуска нагретой воды в реку электростанция перекачивает этуводу в нижнюю часть 90-150-метровой охладительной башни со скошеннымистенками. Нагретая вода из труб разбрызгивается на водоуловитель иохлаждается, стекая через ряд пергородок и планок. Температурные иатмосферные различия, созданные нагретой водой, вызывают приток воздуха,который всасывается снизу, проходит между планками и перегородками ивыходит через верхнее отверстие башни. Вода скапливается в бассейне подднищем башни и вновь возвращается в конденсатор. Незначительная часть воды, примерно 2,8-4,0 % , теряется при испарении.

Другим типом охладительной башни является испаряющая циркуляционнаясухая колонна. В ней используются воздушно-охладительные батареи, черезкоторые при помощи естественной тяги или при помощи механических вентиляторов, приводимых в действие самой станцией, проходят большие объёмывоздуха. Потери воды на испарение в работе такой колонны отсутствуют.

При использовании охладительных башен полностью исключается тепловоезагрязнение среды, но данное природоохранное мероприятие требуетопределённых материальных затрат.