Разработка мероприятий по охране окружающей среды

Загрязнение атмосферы

Неблагоприятные действия на окружающую среду оказывают оксиды азота и серы: разрушается хлорофилл растений, повреждаются листья и хвоя. Наиболее чувствительными к SO₂ являются хвойные деревья. Диоксид серы вызывает посерение кончиков хвои и ее увядание. Пораженные участки приобретают бронзовую окраску. На листьях также появляются бледные пятна, которые затем приобретают бронзовый цвет, затем листья опадают. Диоксид азота оказывает раздражающее действие на дыхательные пути и слизистую оболочку глаза. При сжигании газа выделяются оксиды азота, а при использовании резервного топлива – мазута, выделяются диоксиды серы, оксиды азота, пентооксид V₂О₅.

Для снижения выброса серы в атмосферу применяют следующие способы:

- мокроизвестняковый способ (МИС) очистки дымовых газов от SO₂

- мокросухой способ (МСС) очистки дымовых газов от SO₂

- магнезитовый способ очистки дымовых газов от SO₂

- аммиачно-сульфатный (АСС) и аммиачно-циклический (АЦС) способы очистки дымовых газов от SO₂

Значение предельно-допустимых концентраций для некоторых веществ, мг/м³

Вещество	ПДК м.р., мг/м3	ПДК с.с., мг/м3	Класс опасности
Диоксид азота NO2	0,085	0,04	2
Оксид азота NO	0,6	0,06	3
Диоксид серы SO2	0,5	0,05	3
Оксид углерода СО	5	3	4

ПДКм.р. – предельно-допустимая концентрация максимально-розовая

ПДКс.с. – предельно-допустимая концентрация среднесуточная.

Мероприятия по снижению выбросов NO_X

К числу мероприятий по снижению выбросов оксидов азота следует прежде всего отнести поддержание низкой температуры сгорания топлива (1300 °С), при которой происходит заметное снижение образования оксидов азота. Кроме того, используются горелки с низким выходом NO_X, а также организуется ступенчатое сжигание топлива, для чего горелки располагают в четыре яруса. Эти первичные мероприятия приводят к снижению содержания NO_X в продуктах сгорания примерно до 550 мг/м. Дальнейшее снижение содержания NO_X в дымовых газах осуществляется в «горячей» СКВ-установке. Эффективность ее работы достаточно высока: массовая концентрация NO_X в дымовых газах снижается от 550 до 200 мг/м.

Специально организуя топочный процесс, можно существенно уменьшить количество образующихся при горении оксидов азота.

Практическое применение нашли следующие методы:

- рециркуляция дымовых газов;

- впрыск влаги или пара;

- ступенчатая подача топлива;

- снижение избытка воздуха в топке;

- предварительный подогрев топлив.

Установка СКВ для уменьшения содержания в дымовых газахNO_X

Методы химической очистки газов от NO_X

Эти методы разделяются на следующие группы:

- окислительные, основанные на окислении оксида азота в диоксид с последующим поглощением различными поглотителями

- восстановительные, основанные на восстановлении оксида азота до азота и кислорода с применением катализаторов

- сорбционные, основанные на поглощении оксидов азота различными сорбентами (цеолитами, торфом, коксом, водными растворами щелочей и др.)

Наиболее изученный и эффективный - восстановленный метод, заключающийся в восстановлении оксидов азота с помощью аммиака. Этот метод основан на селективном взаимодействии аммиака с оксидами азота, при определенных температурах, по следующим реакциям:

4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O

6NO + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O

При высоких (900-1100 ^оС) температурах они протекают достаточно быстро (за доли секунды) без катализаторов. При более высоких температурах происходит разложение аммиака с образованием дополнительных оксидов азота, при меньших – реакция резко замедляется и аммиак будет выбрасываться в дымовую трубу. Для сокращения времени реакции, и следовательно, длины тракта, в котором она происходит, необходимо обеспечить хорошее перемешивание аммиака с дымовыми газами. Аммиак подается в свободный от поверхностей нагрева объем в верхней части газоходов котла в зоне пароперегревателя с газами или с паром. Необходимый для интенсивного перемешивания расход газов рециркуляции составляет около 15%, расход пара – от 1 до 3% паропроизводительности котла в зависимости от способа ввода и перемешивания пароаммиачной смеси с дымовыми газами. Требуемое отношение NH₃/NO_х составляет 0,9 – 1 стехиометрического. Весовой расход аммиака 0,5 части на одну весовую часть NO. Дозирование аммиака должно осуществляться в зависимости от режима котла так, чтобы избежать проскока аммиака в атмосферу.

Установка для очистки дымовых газов от S0₂

Массовая концентрация оксидов серы в продуктах сгорания топлива составляет примерно 1500 мг/м, а норма выбросов SО₂ в атмосферу в Германии для такого типа котлов равна 400 мг/м³. Поэтому в данном случае была применена сероочистка, работающая по мокроизвестняковому способу (МИС) с получением товарного продукта — гипса. Установка очищает дымовые газы не менее чем на 85%.

В установке МИС очистка дымовых газов осуществляется в двух параллельно работающих абсорберах. Один из абсорберов имеет регенеративный газо-газовый подогреватель очищенных дымовых газов. После подогрева и смешения с горячими газами температура очищенных газов равна 72 °С. Установка имеет единые системы приготовления и дозирования известняковой суспензии и получения товарного гипса.

При номинальной нагрузке ТЭС установка производит около 7 т гипса в час. Температура дымовых газов в абсорбере сероочистки поддерживается около 50 °С. Снижение концентрации диоксида серы в дымовых газах происходит от 1517 до 180 мг/м.

Тепловое загрязнение

Одним из выбросов в атмосферу от ТЭС является водяной пар. Он не оказывает непосредственного вредного влияния на организм человека, на животный и растительный мир. Однако он приводит к образованию тумана, наледи на сооружениях и дорогах, наросту льда на проводах, к обрыву линий электропередач. Выброс водяного пара отрицательно влияет на климатические условия, способствует ускорению процесса окисления с последующим образованием паров сернистой кислоты, а также образованию фотохимического тумана – смога. Как любой трехатомный газ он вносит свой вклад в парниковый эффект. Наличие над градирней парового облака приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Для регионов с дефицитом пресной воды ограничение образования водяных паров на ТЭС оправдано также с технико-экономической точки зрения.

Основными источниками выброса водяного пара в атмосферу от ТЭС являются система прямоточного и оборотного охлаждения (СПО или СОО) конденсаторов турбин и дымовые трубы.

Прямоточные системы технического водоснабжения на современных ТЭС практически не применяются из-за значительного роста единичных мощностей паротурбинных ТЭС и отсутствия крупных рек с достаточным дебетом воды. Мало таких крупных рек даже в России, не говоря уже о Западной Европе. Отказ от прямоточного охлаждения обусловлен кроме технических причин экологическими факторами, не допускающими повышения температуры в реках более чем на 3-5 ⁰С.

На ряде ГРЭС России применяется система оборотного охлаждения с прудами-охладителями, образуемыми при сооружении плотин на малых и средних реках. В этом случае испарение воды с поверхности пруда значительно меньше, поскольку большая доля отвода теплоты от циркуляционной воды происходит за счет контакта воды с воздухом при ее движении в границах акватории.

Водоемы-охладители проектируются с помощью номограмм и с привлечением методов гидротехнического моделирования. Наибольшее распространение в энергетике получили системы оборотного охлаждения с градирнями.