ТХ_ЭБ_merged. 310,4 гквтч (2025 г.)
 Скачать 3.11 Mb.
|
|
Из лекций Потапкиной: На ТЭС, сжигающих твердое топливо, образующиеся зола и шлак удаляются обычно водой в золоотвалы. Более экологичные сухие системы не нашли пока широкого распространения. Используют прямоточные и оборотные системы удаления золы и шлака. Расход воды в них составляет 15-40 м3/т золы и шлака. В прямоточных системах грубодисперсные примеси отстаивают на золоотвалах, а осветленная вода сбрасывается в водоемы. Такие системы используются, если в воде не растворяются токсичные примеси золы и шлака. Более совершенные системы - оборотные. При этом часть золы и шлака растворяется в воде. Состав золы и шлака зависит от марки топлива. Кроме того, при мокром золоулавливании (очистка газов) растворяются окислы серы, азота, углекислый газ. Возможно растворение и токсичных веществ: ванадий, мышьяк, фтор, ртуть и др. Значение рН воды в оборотных системах гидрозолоудаления может быть от сильнокислотного до сильнощелочного. Возможно образование отложений в виде СаСО3, Са(ОН)2, СаSО4*2Н2О и др. Для поддержания солевого баланса и предотвращения интенсивного образования отложений часть оборотной воды сбрасывают в водоемы и заменяют ее свежей. В соответствии с действующими «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей», системы ГЗУ должны быть оборотными, однако еще многие ТЭС эксплуатируют системы ГЗУ по разомкнутой схеме. Качество сбросных вод системы ГЗУ зависит от вида сжигаемого топлива и типа установленного оборудования, поэтому дать расчетные зависимости качества сточных вод ГЗУ не представляется возможным. Состав и степень загрязненности этих вод должны приниматься на основе фактических данных химического контроля. Однако, по современной классификации продувочные воды ГЗУ относятся к токсичным стокам, в связи с чем оборотные системы должны быть бессточными. Допускается и рекомендуется максимально возможное использование воды из оборотных систем ГЗУ для производственных нужд при условии, что образующиеся при этом стоки возвращаются в систему ГЗУ или полностью используются с соблюдением экологических требований. Из лекции Тупова: Достоинства ГЗУ: 1. Непрерывное удаление золошлаковых материалов на значительные расстояния (до 30 км) 2. Совмещение процессов грануляции и транспорта шлака 3. Обеспечение полной механизации всего процесса 4. Использование сравнительно простого и надежного оборудования Гидравлическое удаление шлака и золы может быть совместным и раздельным. На ТЭС в РФ чаще всего по совместной схеме. Раздельное удаление и складирование золы и шлака применяется, если это можно обосновать технико-экономически. Работа системы ГЗУ зависит: 1. От кол-ва удаляемых ЗШМ 2. Их физико-химических св-в 3. Схемы водоснабжения ГЗУ 4. Расстояния от станции до золоотвала 5. Рельефа местности и др. факторов Основные операции в системах ГЗУ (типа технологическая схема): Удаление шлака из-под топок котлов и его дробление Эвакуация золы из-под золоуловителей Перемещение ЗШМ в пределах котельного отделения по каналам до багерной насосной с помощью струй воды побудительных сопел Перекачка золошлаковой пульпы багерными насосами по напорным пульпопроводам до золоотвала Намыв ЗШМ в золоотвале Осветление воды в отстойном пруде При оборотных схемах водоснабжения вода после отстойного пруда возвращается на ТЭС для повторного использования Недостатки (загуглила) 1. Значительные расход воды на транспортировку золы и шлака 2. Большие амортизационные расходы и металлоемкость 3. Изъятие значительных площадей земли под золоотвалы 4. Попадание загрязненных сточных вод в водоемы 12. Технологическая схема ГЗУ. Шлакоудаляющие устройства и шлакодробилки, золосмывные устройства. Основные операции в системах ГЗУ (типа технологическая схема): Удаление шлака из-под топок котлов и его дробление Эвакуация золы из-под золоуловителей Перемещение ЗШМ в пределах котельного отделения по каналам до багерной насосной с помощью струй воды побудительных сопел Перекачка золошлаковой пульпы багерными насосами по напорным пульпопроводам до золоотвала Намыв ЗШМ в золоотвале Осветление воды в отстойном пруде При оборотных схемах водоснабжения вода после отстойного пруда возвращается на ТЭС для повторного использования Шлакоудаляющие устройства: Шнековые – шлак попадает в ванну вместимостью 3-4,5 м3. Из ванны шлак уносится наклонным вращающимися с частотой 2,5-5 об/мин шнеком диаметром 500-600 мм и длиной 5-8 м, производительность шнекового транспортера от 7 до 25 т/ч. Роторные – куски шлака измельчаются при их заклинивании между вращающимся наклонным диском (ротором) и неподвижной дробильной плитой, производительность – 10 т/ч. Скребковые – состоит из ванны, скребкового транспортера и шлакодробилки, производительность – 4-5 т/ч. Шлакодробилки: При транспортировке шлака по каналам размер его кусков не должен превышать 75-100 мм. Для дробления шлака под котлами устанавливаются индивидуальные шлаковые дробилки одновалковые (типа ШД-10 и ШД-7) и трехвалковые (типа ДШ3- 2*250) производительностью соответственно 10, 7 и 1,5 т/ч с размерами кусков шлака до и после 400/60, 400/40, 400/35 мм. Золосмывной аппарат: для постоянного или периодического смыва золы из золовых бункеров применяются золосмывные аппараты. 13. Расчёт внутристанционного безнапорного гидротранспорта ЗШМ. Формула Шези. Золошлаковая пульпа транспортируется до багерной насосной по каналу безнапорным способом Уклон шлаковых каналов принимается не менее 1,5% при твердом шлакоудалении и 1,8% при жидком, а уклон золовых каналов не менее 1% Схема установившегося движения жидкости в канале 𝑍 1 + 𝑃 1 𝑃 𝑔 + 𝑢 1 2 2𝑔 = 𝑍 2 + 𝑃 2 𝜌 𝑔 + 𝑢 2 2 2𝑔 + ∆𝑃 𝐿 ∆𝑃 𝐿 = 𝜆𝐿 4𝑅 ∗ 𝑢 2 2𝑔 I= ( 𝑍 1 – 𝑍 2 )/𝐿 𝐼 = 𝜆𝑢 2 8𝑔𝑅 = 𝑢 2 𝐶 2 𝑅 Установившееся движение жидкости в канале. Формула Шези. 𝑢 = 𝐶√𝑅𝐼, где С = √8𝑔/𝜆 Расчёт внутристанционного безнапорного гидротранспорта ЗШМ 1. Расчетные характеристики канала ГЗУ и пульпы Агрегатная плотность шлака 𝜌 шл = 2200 кг/м^3 Радиус облицовки канала 𝑟 об = 0,2 − 0,3 м Скорость оседания крупных частиц 𝑤 0 = 0,28√ 𝑑 0 4 Консистенция гидросмеси (расчет по шлаку) С 0 = 𝜌 шл 𝐺 шл 𝜌 в 𝑄 в 100% 2. Критическая скорость движения шлакозалы по каналу. Расчетные характеристики канала ГЗУ и пульпы Параметр 𝑈 = 2,8𝐶 𝑟 0,25 ( 𝑟 об 𝑑 0 ) 0,4 √ 𝑔𝑑 0 𝑤 0 2 Параметр 𝑅 кр = 0,3 − 0,4 Определяем 𝑄 кр = 𝑄 в 0,7𝑤 0 ( 4 𝑅 кр 0,4 + 𝑈 )𝑟 об 2 Параметр 𝑅 кр 𝑝 = 0,472𝑄 кр 0,5 ∆𝑅 меньше или равно 0,2 иначе повторный расчет 𝑄 кр и 𝑅 кр Критическая скорость 𝑈 кр = 0,7𝑤 0 (4 + 𝑈(𝑅 кр 𝑝 ) 0,4 3. Необходимый уклон для канала для самотечного движения (в долях) 𝑙 кр = 𝑢 кр 2 1,145 ∗ 10 4 (𝑅 кр 𝑝 ∗ 𝑟 об ) 1,54 4. Разность уровней начала канала и в районе багерной насосной Принимаем исходную глубину канала на выходе ТЭС ℎ кан = 0,015𝐿 1 + 0,5 Глубина размещения багерной насосной ℎ бн = ℎ кан + ∆ℎ кан где заглубление для самотека ∆ℎ кан = 𝐿 3 𝑙 кр (Обычное заглубление багерной насосной 4-5м. В противном случае уменьшается наклон канала до 1,5% и вводятся побудительные сопла.) 14. Водоснабжение систем ГЗУ В настоящее время системы ГЗУ работают по оборотному циклу: осветленная вода на золоотвале возвращается для повторного использования. Оборотная система работает без сбросов, если количество поступающей воды не превышает суммы потерь воды из системы. Годовой баланс воды отстойного пруда: 𝑄 е + 𝑄 п = 𝑄 с + 𝑄 и + 𝑄 ф + 𝑄 зш + 𝑄 пр + 𝑄 о Поступление воды 𝑄 е −естественный приток воды к отстойному пруду с водосборной площади золоотвала 𝑄 п −количество воды, поступающей в пруд вместе с золошлаковой пульпой Потери воды: 𝑄 с −потери воды из системы ГЗУ в здание станции 𝑄 и −потери воды на испарение с площади зеркала пруда 𝑄 ф −потери воды на фильтрацию через ложе золоотвала и через ограждающие дамбы 𝑄 зш −количество воды, идущей на заполнение пор намытого золошлакового материала 𝑄 пр −количество воды, необходимое для подъема уровня воды в пруде, в связи с повышением поверхности отложений золошлакового материала 𝑄 о −количество воды, которое можно получить из отстойного пруда системы ГЗУ 𝑄 е , 𝑄 и , 𝑄 ф −определяется с учетом климатических, топографических и гидротехнических материалов района расположения золоотвала 𝑄 с , 𝑄 п −определяют по материалам проекта ГЗУ 𝑄 пр −по плану золоотвала 𝑄 зш −идет 2-4% общего расхода воды Добавить первую группу Во второй группе– содержание гидрата оксида кальция меньше предела растворимости, поэтому в системах ГЗУ отсутствуют отложения. Но в таких системах велик риск отложений из СаСО3, который носит сезонный характер (летом очень велик, а зимой из-за ледового покрова отсутствует контакт воды с углекислым газом). Дамбы из этой золы хуже, чем из золы первой группы. В третьей группе ГЗУ отложений не образуется. Размерыбассейна определяются временем необходимым для полного осаждения взвешенных частиц. Дамбы из этой золы без специальныхмероприятий недопустимы. ТХ 15. Золоотвалы. Вопросы защиты окружающей среды. Использование золошлаковых материалов. Золоотвалы представляет собой инженерное сооружение, используемое на угольных электростанциях для удаления золы. Пруд используется в качестве свалки для предотвращения выброса пепла в атмосферу. Различают золоотвалы: – равнинные; – пойменные; – косогорные (склонные); – овражные (долинные); – подводные. Золоотвалы: Негативное влияние золоотвалов на окружающую среду: – пыление золоотвалов; – загрязнение грунтовых вод. Использование золошлаковых материалов в зависимости от группы (по классификации ВТИ): 16. Схемы пневмотранспорта. Оборудование пневмоустановок. Установки всасывающего действия (рис. 3.1) работают при разрежении 10...50 кПа. Их преимущества: возможность забирать груз одновременно из нескольких мест; простая конструкция заборных устройств, герметичность. Недостатки установок всасывающего действия: нахождение разгрузочного устройства и фильтров под разрежением, что вызывает необходимость оснащения их специальными выпускными затворами и увеличивает затраты на оборудование; ограничение протяженности трассы, так как невозможно создать достаточно большой перепад давления между началом продуктопровода и всасывающим патрубком воздуходувной машины. В установке нагнетательного действия (рис. 3.2) трубопроводы и аппаратура находятся под избыточным давлением. Преимущество такой установки – транспортирование груза при высокой концентрации его в воздушном потоке на большие расстояния. В установках всасывающе-нагнетательного действия (рис. 3.3) сочетаются основные преимущества всасывающих и нагнетательных установок. Всасывающая и нагнетательная ветви установки, как правило, работают от одной воздуходувной машины. Аэрожелоб представляет собой наклонный на 4-6 градусов короб, разделенный на две части продольной воздухонепроницаемой микропористой (тканевой) перегородкой. Скорость аэросмеси на разгрузочном конце достигает 10 м/с. Удельный расход воздуха на 1 м 2 площади 1,4-1,6 м 3 /мин. Ширина аэрожелоба составляет 0,1-0,4 м. Для отключения элементов пневмозолоудаления на период ремонта на золовой течке под бункером устанавливают шибер. Для разгрузки золы из бункеров золоуловителей на золовых течках устанавливаются мигалки, которые обеспечивают равномерную подачу золы для ее удаления и предотвращают присосы воздуха в золоуловители. 1. Связывание соединений серы в процессе горения Методы – сжигание в псевдоожиженном слое, подмешивание в топливо размолотого известняка; газификация, переход на сжигание малосернистого топлива, снижение нагрузки котла. Связывание серы в процессе сжигания топлива: Возможно осуществлять сжигание топлива в кипящем слое твердых частиц размолотого известняка, в который погружены поверхности нагрева котла. Таким образом можно сжигать твердое, жидкое и газообразное топливо. Эта технология позволяет на 90% связать серу содержащуюся в топливе, не допуская сернистые соединения вступать в контакт с поверхностями нагрева, где окислы серы становятся коррозионно-активными, а также предотвращать выброс этих окислов в атмосферу. При температуре 800-850 С одновременно с процессом горения топлива протекает реакция разложения известняка и десульфуризация газов, в результате реакции образуется гипс. 𝐶𝑎𝐶𝑂 3 → 𝐶𝑎𝑂 + 𝐶𝑂 2 𝐶𝑎𝑂 + 𝑆𝑂 2 + 1 2 𝑂 2 → 𝐶𝑎𝑆𝑂 4 Сжигание в псевдоожиженном слое: В топку с кипящем слоем подаются дробленый уголь с размером частиц 1.5-6мм, известняк, песок или другой зернистый материал, который под действием восходящего потока воздуха, поступающего через решётку в нижней части топки образует суспензионный кипящий слой. Горючие вещества сгорают при температуре 760-980 С. При такой температуре зола не размягчается и не спекается, а процесс горения протекает эффективно. Продукты сгорания поднимаются в верхнюю часть топки и попадают в циклон. Из циклона инертная масса, несгоревшие частицы топлива и непрореагироровавший известняк возвращается обратно в топку. 2. Очистка дымовых газов от соединений серы: мокро-известняковый способ (МИС) и мокросухой способ очистки дымовых газов от SO2 Мокрые абсорбционные методы используется для связывания сернистого ангидрида промывочные растворы со щелочными свойствами, получили наиболее широкое распространение. К этим методам относятся : Абсорбция SO2 c помощью основных щелочных соединений (NaOH, Na2CO3,Ns2SO3). Абсорбция SO2 c помощью основных щелочноземельных соединений (Ca(OH)2, Cacao3,Mg(OH)2). Абсорбция SO2 c помощью так называемого двойного щелочного способа, при котором щелочной абсорбент регенерирует с помощью щелочноземельного соединения с выделением конечного продукта, пригодного для дальнейшего применения. Абсорбция SO2 c помощью аммония (NH4OH и (NH4)SO3). Мокросухой метод Называется такой способ, когда реагент вводится в дымовые Газы в виде водной суспензии или водяного раствора, которая связывает диоксид серы и за счет теплоты дымовых газов полностью испаряется. Способ основан на эффективном поглощении SO2 Известью Ca(OH)2 Содой Na2CO3 При этом имеют место реакции с образованием сульфитов кальция или натрия: Ca (OH)2+SO2=CaSO3+H2O Na2CO3+SO2=NaSO3+CO2 Мокросухая очистка Регенты вводятся в потолок газов через форсунки, это позволяет обеспечить хорошее качество перешивания водяных капель реагента с потоком дымовых газов и увеличить эффективность сероочистки. При этом вода вводится в ограниченном количестве, в процессе реакции вода полностью испаряется, что приводит к отсутствию загрязнённых сточных вод. Преимущества МСС Простота технологии Меньше кап затраты Меньший расход тепла на подогрев дымовых газов по сравнению с МИС схемой Отсутствие сточных вод Недостатки Энергопотребление, которое составляет 3-6% от мощности ТЭС Повышенный расход реагентов Низкое качество сухих отходов Необходимость установки системы очистки дымовых газов от твердых частиц. 3. Вторичные мероприятия по уменьшению выбросов 𝑁𝑂 𝑥 : селективные некаталитические и каталитические (СНКВ, СКВ) системы очистки дымовых газов от 𝑁𝑂 𝑥 1) Селективное некаталитическое восстановление 𝑁𝑂 𝑥 до молекулярного азота (СНКВ): Некаталитические системы проще, а их эффективность достаточно высока: выбросы оксидов азота снижаются на 40—60 %. Аммиак (аммиачная вода, карбамид) вводится в высокотемпературную (900—1100 ºС) область газохода котла с газами рециркуляции, воздухом или паром. Сочетание технологических методов подавления оксидов азота с методом СНКВ при сжигании угля позволяет снизить концентрации оксидов азота в дымовых газах до 300 мг/м 3 Принципиальная технологическая схема (СНКВ) установки на Тольяттинской ТЭЦ 1 – устройство для впрыска аммиака в газоход; 2 – раздающие трубы; 3 – коллектор; 4 – смеситель; 5 – ёмкость для хранения аммиака; 6 – насос-дозатор 4𝑁𝐻 3 + 4𝑁𝑂 + 𝑂 2 → 4𝑁 2 + 6𝐻 2 𝑂 Стационарная емкость 5 для хранения аммиачной воды, обеспечивает непрерывную работу в течение 10–20 дней, два (один резервный) насоса-дозатора 6 для подачи аммиачной воды в смеситель 4, в котором происходит испарение аммиачной воды. Смесь аммиака с паром после смесителя поступает в устройство впрыска в газоход 1, в зону температур 900−1070 °С. Пар подается через коллектор 3 в количестве необходимом для охлаждения сопел и раздающих труб 2 до температур, обеспечивающих заданный ресурс их эксплуатации, а также достаточном для раздачи аммиака по сечению газохода. Эффективность очистки газов от 𝑁𝑂 𝑥 на установке составила 50 %. 2) В системах (СКВ) восстановление оксидов азота аммиаком происходит на поверхности гетерогенного катализатора в присутствии кислорода при температурах 300−450 °С. Реакции с монооксидом азота имеют вид: 𝑁𝑂 (его не более 5 %) вступает с аммиаком в несколько иные реакции: 4𝑁𝑂 + 4𝑁𝐻 3 + 𝑂 2 → 4𝑁 2 + 6𝐻 2 𝑂 6𝑁𝑂 + 4𝑁𝐻 3 → 5𝑁 2 + 6𝐻 2 𝑂 Присутствующий в уходящих газах котла диоксид азота 𝑁𝑂 2 : 6𝑁𝑂 2 + 8𝑁𝐻 3 → 7𝑁 2 + 12𝐻 2 𝑂 2𝑁𝑂 2 + 4𝑁𝐻 3 + 𝑂 2 → 3𝑁 2 + 6𝐻 2 𝑂 При температурах дымовых газов ниже 340ºС увеличивается интенсивность нежелательных реакций: 4𝑁𝐻 3 + 3𝑂 2 → 2𝑁 2 + 6𝐻 2 𝑂 При этом увеличивается расход аммиака. СКВ-установка «горячая» - работает в зоне температур газа около 350 ºС. Располагается такая установка в газовый тракт котла перед воздухоподогревателем за водяным экономайзером. Схема «горячей» СКВ-установки (350 ºС) (Эффективность 80 – 95 %) СКВ-установка «холодная» включается после электрофильтра и сероочистки. Схема «холодной» СКВ-установки Наиболее эффективным и проверенным методом очистки дымовых газов от 𝑁𝑂 𝑥 на сегодняшний день является селективное каталитическое восстановление 𝑁𝑂 𝑥 аммиаком на оксидных ванадий-титановых катализаторах. Достоинства и недостатки «горячей» СКВ-установки: Достоинством «горячей» СКВ-установки является то, что дымовые газы на входе в каталитический реактор имеют температуру, оптимальную для эффективного восстановления 𝑁𝑂 𝑥 и дополнительный подогрев дымовых газов перед реактором не требуется. Недостатки: образующиеся кристаллы сульфат и бисульфат аммония «отравляют» катализатор и забивают регенеративный воздухоподогреватель (РВП). В связи с этим требуется увеличивать число промывок (РВП), возрастает объем обмывочных сточных вод, снижается число часов использования установленной мощности блока. Достоинства и недостатки «холодной» СКВ-установки: В схеме «холодной» СКВ-установки расположенной после золо- и сероочистки содержание 𝑆𝑂 2 в уходящих газах меньше. Значительно уменьшается опасность загрязнения катализатора и (РВП) твердыми частицами и отложениями сульфат и бисульфат аммония. За счет более эффективного использования катализатора уменьшается объем катализатора. Поскольку для эффективной работы реактора требуется температура дымовых газов около 350 ºС, уходящие газы перед реактором следует подогревать. Так как регенеративного подогрева газа в этом случае недостаточно, приходится использовать дополнительный подогрев — сжигание мазута или природного газа или обеспечивать подогрев в теплообменнике паром при повышенных параметрах. 4. Выбросы водяного пара в атмосферу при работе системы охлаждения конденсатор турбин с дымовыми газами ТЭС. Сухие и комбинированные градирни. Прямоточные системы технического водоснабжения на современных ТЭС практически не применяются по причине значительного роста единичных мощностей паротурбинных ТЭС и отсутствия крупных рек с достаточным дебитом воды. Мало таких крупных рек даже в России, не говоря уже о Западной Европе. Отказ от прямоточного охлаждения для ТЭС обусловлен кроме технических причин экологическими соображениями, не допускающими повышения температуры в реках более, чем на 3-5оС. На ряде ГРЭС России применяется система оборотного охлаждения с прудами- охладителями, образуемыми сооружением плотин на малых и средних реках. В этом случае значительно меньше испарение воды с поверхности пруда, поскольку большая доля отвода тепла от циркуляционной воды происходит за счет контакта воды с воздухом при ее движении в границах акватории. Основным путем отвода тепла от циркуляционной воды все же является испарительное охлаждение. Водоемы-охладители проектируются с помощью номограмм и с привлечением методов гидротехнического моделирования. Наибольшее распространение в энергетике получили системы оборотного охлаждения с градирнями. Выбросы пара с дымовыми газами Другим источником выбросов водяного пара от ТЭС являются дымовые газы, образую- щиеся в результате сгорания топлива, содержащего влагу Wp и водород Нр . Особенно много Н2О содержится в продуктах сгорания природного газа, меньше при сгорании мазута и еще меньше при сгорании ископаемых углей. Водяной пар Н2О образуется в результате реакции горения водорода в топке котла. Сухие градирни С точки зрения уменьшения выбросов в атмосферу водяного пара представляют интерес схемы конденсации отработавшего пара турбин и охлаждения циркуляционной воды в сухих и полусухих градирнях. Первая из схем (рис. 4.3) предусматривает прямое охлаждение (конденсацию) отрабо- тавшего пара турбины в поверхностном паровоздушном теплообменнике с принудительным движением охлаждающего воздуха (сухое охлаждение - конденсация пара). В этом случае полностью исключается выброс водяного пара из градирни в атмосферу. В теплообменнике используются оребренные трубы с радиаторными пластинами. Существенным недостатком такой системы является большой диаметр и большая длина пароотводящих труб на выхлопе из турбины и большие габариты поверхностного теплообменника при весьма низком коэффициенте теплопередачи, приводящие к большим капиталовложениям. Возникают также компоновочные трудности с размещением конденсатора в машинном зале ТЭС. Давление отработавшего пара турбины здесь определяется температурой воздуха при весьма низком коэффициенте теплопередачи в конденсаторе. Кроме того, за счет сопротивления пучка пароотводящих труб конденсатора давление отработавшего пара на выхлопе турбины существенно выше (вакуум хуже) и |