Повышение качества прогнозирования вредных выбросов от котельных установок ТЭС

• Автор: Пинигин, Василий Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Чита
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ВРЕДНЫХ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ ТЭС, СПОСОБЫ ИХ ОЦЕНКИ И НОРМИРОВАНИЯ

1.1 Характеристика вредных газообразных выбросов, образующихся

при работе котельного оборудования

1.2 Способы снижения вредных выбросов на ТЭС, их влияние на надежность и экономичность работы котельного оборудования

1.2.1 Методы очистки дымовых газов ТЭС от оксидов азота

1.2.2 Методы очистки дымовых газов ТЭС от оксидов серы

1.2.3 Современные методы очистки дымовых газов ТЭС

1.3 Технико-экономические методы оценки способов снижения выбросов вредных веществ в атмосферу
1.3.1 Количественный метод нормирования примесей
вредных веществ
1.3.2 Экономический метод оценки целесообразности способов снижения вредных выбросов
1.4 Термодинамические методы оценки способов снижения
вредных выбросов
1.4.1 Принципы эксергетического анализа
1.4.2 Методика расчета отклонений теплотехнических параметров котлоагрегата от их номинальных значений
1.5 Выводы по главе
2 РАЗРАБОТКА СПОСОБА СНИЖЕНИЯ БЕДНЫХ ВЫБРОСОВ
ОТ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС
2.1 Физико-химические свойства природных цеолитов
2.2 Способы использования природных цеолитов, их достоинства
и недостатки
2.3 Способ снижения вредных выбросов, основанный на просыпке природных цеолитов в конвективную шахту котла
2.4 Экспериментальное исследование механизма поглощения вредных выбросов природными цеолитами
2.4.1 Лабораторный эксперимент. Программа проведения эксперимента..
2.4.2 Опытно-промышленные испытания
2.5 Выводы по главе
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС С ПОЗИЦИЙ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ
3.1 Методика расчета отклонения теплотехнических параметров котлоагрегата от проектных значений, вызываемого применением технологий газоочистки
3.2 Законы распределения отклонения параметров работы котлоагрегата
3.3 Методика технико-экономической оценки способов снижения вредных выбросов от котельных установок ТЭС
3.4 Выводы по главе
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО
АНАЛИЗА СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС
4.1 Теоретические основы эксергетического анализа эффективности способов снижения вредных выбросов от котельных установок ТЭС
4.1.1 Определение эксергии продуктов сгорания твердого топлива
с помощью диаграммы
4.1.2 Анализ факторов, определяющих величину составляющих эксергии продуктов сгорания твердого топлива
4.2 Обоснование способов снижения вредных выбросов от котельных установок ТЭС
4.2.1 Эксергетическая оценка способов снижения вредных выбросов, основанных на использовании природных цеолитов
4.2.2 Экономическая оценка способов снижения вредных выбросов, основанных на использовании природных цеолитов
4.2.3 Оптимизация способов снижения вредных выбросов, основанных на использовании природных цеолитов
4.3 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Одной из важнейших проблем энергетической отрасли промышленности является наличие больших объемов газовых выбросов, содержащих вредные газовые компоненты. Характерными для отрасли тепловой энергетики загрязняющими веществами являются диоксид серы, па долю которого приходится до 39 % общего объема выбросов, твердые вещества (30 %), оксиды азота (24 %) и другие.
В настоящее время существует значительное количество методов и технологий, позволяющих производить очистку дымовых газов ТЭС от вредных составляющих. Эффективность этих мероприятий достаточно высока, однако существенным их недостатком является высокая стоимость оборудования и эксплуатации, а также сложность технологических процессов.
К тому же использование любого способа снижения вредных выбросов на действующем теплогенерирующем оборудовании ТЭС непосредственно связано с проявлением негативного воздействия подобных технологий на уровень надежности этого оборудования.
Практическое применение на ТЭС какого-либо способа сопряжено с серьезными трудностями, связанными с отсутствием методик, позволяющих производить технико-экономическое обоснование расхода и вида применяемых реагентов, а также оценку с позиций энергетической эффективности и технологической безопасности с точки зрения надежности.
Таким образом, в условиях постоянно растущего энергопотребления необходимо создание эффективных и в то же время малозатратных технологий и технических средств, которые позволили бы снизить уровень негативного воздействия ТЭС на окружающую среду, а также разработка универсальной методики, позволяющей производить их оценку, сравнение и обоснование. Поэтому работа является актуальной.
Работа выполнена автором в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Степень научной разработанности темы. Вопросам снижения вредных выбросов от котельных установок ТЭС посвящены работы Котлер В.Р., Белика C.E., Тугова ATI., Рослякова П.В., Сигал И.Я., Шмиголь И.Н., Ионкина И.Л. и др. Зарубежных: A. Rigby, S. Khan, J. Javris, N. Soud и др. Разработкой и применением теории эксергетического анализа для оценки эффективности различных термодинамических процессов занимались Г. Баер, Я. Шаргут, Р. Петела, Янтовский Е.И., Бродянский В.М., Кукис B.C., Сидельковский Л.Н., Дыбок В.В., Степанов B.C., Агапов Д.С. и другие. Использование различных сорбентов для очистки уходящих газов ТЭС рассматривали Тугов ATI., Манелис Г.Б., Епихин ATI., Крылов И.О., Балабаева Е.М., Блазнин Ю.П., Кубасов A.A., Строков A.A. и другие.
Объектом исследования в настоящей работе является теплогенерирующее оборудование ТЭС, рассматриваемое как основной источник отрицательного воздействия на окружающую среду в энергетической отрасли промышленности.
Предметом исследования является совершенствование механизма сниже-

ся к тому, чтобы выброс потоков энергии и вещества содержал в себе эксергию, близкую к нулю.
К тому же острой является необходимость внедрения в стандартную методику эксергетического анализа эффективности производства тепловой энергии (пара) котельными установками критерия (либо отдельного методологического «блока»), позволяющего наряду с определением потерь эксергии и их разделением на «полезные» (вторичные ресурсы) и безвозвратные определять надежностную составляющую, т.е. определять через величину (абсолютную или относительную, удельную) изменения эксергии потоков влияние конкретного (применяемого) способа снижения вредных выбросов на надежность и режимы работы котельной установки.
Если в конце процесса получается несколько продуктов, то их себестоимость пропорциональна уносимой ими эксергии [75]. При этом поток вещества, выходящего из рассматриваемой системы является тем более «полезным» в плане возможности использования в качестве вторичного ресурса, чем большей величиной эксергии он обладает. В данном случае оценка степени совершенства какого-либо производства принимает более объективный характер, т.к. позволяет учитывать реальные издержки производства с определением участков и причин их возникновения в рассматриваемой системе.
Это также дает стимул для развития малозатратных и эффективных способов снижения вредных выбросов.
1.4.2 Методика расчета отклонений теплотехнических параметров котлоагрегата от их номинальных значений
Обеспечение надежности является одной из главных проблем развития современной техники. Проблема надежности многоцелевая: с одной стороны — ухудшение показателей безотказности и долговечности оборудования, с другой -ухудшение качественных и количественных характеристик вырабатываемого продукта, которые происходят по различным причинам: эксплуатационным, технологическим, конструктивным, материаловедческим и прочим [76].
По многим разделам надежности оборудования теплоэнергетических установок существуют нормативные документы и практические рекомендации, на основании которых ведутся конструкторские разработки, изготовление и эксплуатация установок. Наиболее крупные и важные теоретические и практические исследования в этой области выполнялись научным коллективом под руководством д-ра техн. паук, проф. Андрющенко А.И. Однако, некоторые существенные вопросы надежности требуют дальнейшего изучения. Так в ядерных установках широко используется понятие теплотехническая надежность. Теплотехнической надежностью называется вероятность реализации основных теплотехнических параметров реактора, определяемых расчетным или экспериментальным путем [76].