Разработка системы комплексных критериальных оценок эффективности и способов усовершенствования пылегазоочистных агрегатов ТЭС

• Автор: Зиганшин, Малик Гарифович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 445 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Сравнительный анализ соответствия современным нормативам теоретической базы оценок способов снижения влияния работы тепловых электростанций на окружающую атмосферу

1.1 Установление системных взаимосвязей и приоритетов в исследованиях

процессов обработки выбросов генерирующих предприятий с позиции обеспечения современных нормативов

1.1.1 Характерные для единого технологического цикла производства тепла и

электроэнергии на тепловых электростанциях параметры газовых выбросов и общая оценка процессов их очистной обработки
1.1.2 Сравнительная оценка количества и состава вентиляционных выбросов по котельному и турбинному залам, бункерному и зольному помещениям главного здания ТЭС, помещениям РУ, КРУЭ, в соответствии с современной нормативной базой по ТЭС

1.1.3 Ипфографичсское моделирование структурных взаимосвязей способов снижения

влияния работы тепловых электростанций на окружающую среду

1.1.4 Теоретическая база методов классификации загрязнителей и выбросов,
характерных для единого производственного цикла тепловых электростанций
1.1.5 Общая характеристика принципов газоочистки и пылезолоосажденпя
1.2 Теоретическая база методов определения предельно допустимого выброса
(ПДВ) производственных объектов ТЭС
1.2.1 Методы определения нормативов загрязнения атмосферного воздуха
компонентами производственных выбросов ТЭС в России, ЕС и США
1.2.2 Методы определения ПДВ источников выброса дымовых газов и других
источников производственных выбросов ТЭС
1.3 Теоретическая база существующих методов проектирования основных типов
устройств очистки выбросов ТЭС
1.3.1 Выбор исходных параметров для проектирования. Упрощения характеристик выбросов, приемлемые для продуктов сгорания газообразного и тведого топлива на ТЭС
1.3.2 Определение эффективности золоулавливающих и газоочистных аппаратов
1.3.3 Анализ существующих методов расчетов инерционных золоуловителей
1.3.4 Осаждение частиц золы на решетках и др. неподвижных препятствиях
1.3.5 Анализ применимости конденсационных, сорбционных и термических методов к
дегалогенизационной очистной обработке газовоздушных потоков производственных помещений с КРУЭ
1.3.6 Анализ способов очистной обработки выбросов с целыо десульфурнзацпн
продуктов сгорания твердого топлива
2 Теоретические основы совершенствования конструирования систем очистки выбросов теплоэнергетических объектов в соответствии с
современными нормативами
2.1 Совершенствование оценок эффективности систем очистки выбросов от
производственных объектов генерирующих предприятий
2.1.1 Санитарно - гигиенические оценки соответствия неизотермических выбросов из
высоких источников (дымовых труб ТЭС)
2.1.2 Оценка энергоэкологической эффективности систем очистки выбросов с
парниковыми газами
2.2 Совершенствование расчетов ПДВ для высоких источников (дымовых труб

2.3 Совершенствование теоретической базы расчетов сепарации мультифазных
выбросов производственных объектов теплоэнергетики
2.3.1 Математическое моделирование инерционной сепарации взвешенной части
дымовых газов
2.3.2 Сепарация частиц золы на препятствиях
2.4 Совершенствование расчетов конденсационной обработки выбросов
помещений КРУЭ для удаления галогенсодержащего компонента 8Рс
2.5 Совершенствование теоретической базы расчетов сорбционной обработки
выбросов помещений КРУЭ с галогенсодержащими загрязнителями
2.5.1 Анализ термодинамических закономерностей процесса сорбции
2.5.2 Уточнение решения задачи о нулевых колебаниях для использования в расчетах параметров сорбционной обработки галогенсодержащих выбросов помещений КРУЭ
2.5.3 Учет уточнения решения задачи о дисперсионных силах в расчетах
фонтанирующего режима полидисперсного материала для десульфуризации и других процессов чистых технологий угольной генерации
2.5.4 Параметры термообработки галогенсодержащих загрязнителей выбросов
помещений КРУЭ
2.5.5 Комплексная обработка выбросов помещений КРУЭ с галогенсодержащими
веществами
3 Верификация результатов теоретических исследований по очистной обработке производственных выбросов ТЭС. Сравнение с данными численных исследований
3.1 Расчеты движения гомогенных и гетерогенных потоков дымовых газов и
производственных выбросов ТЭС на основе комплексов СРО
3.1.1 Выбор математической модели численных расчетов гомогенного потока выбросов
3.1.2 Выбор математической модели численных расчетов гетерогенного потока
выбросов
3.1.3 Проверка корреляции значения Яег со степенью осаждения частиц золы из
потоков выбросов в аппаратах с завихрительными устройствами
3.1.4 Проверка возможности использования числа 11е,. при инерционном осаждении
частиц золы на препятствие из обтекающего потока
3.2 Оценки поверхностного взаимодействия частицы золы н препятствия после
касания (зацепления)
3.2.1 Учет вандерваальсового взаимодействия при касании препятствия взвешенной в
потоке частицей золы
3.2.2 Учет влияния упрощений, введенных в задачу о нулевых колебаниях, на
корректность ее решения
3.2.3 Вклады различных видов взаимодействий в захват препятствием частиц золы. Зависимость величины вклада от электростатических характеристик золы и пыли
3.3 Расчеты высоты начального подъема струн над высоким источником -
дымовой трубой ТЭС
4 Опытные исследования адсорбционного и термического узлов системы комплексной обработки выбросов помещений КРУЭ с загрязнителями глобального действия - галогенсодержащими веществами
4.1 Опытное исследование режимов фонтанирования полидисперсного
адсорбента в узле адсорбционной обработки выбросов

4.1.1 Сравнение с существующими исследованиями фонтанирования моноднсперсных
материалов
4.1.2 Опытное определение характеристик фонтанирования полифракционного
материала
4.2 Результаты опытных исследовании горелочных устройств узла термической обработки выбросов помещений КРУЭ и методика расчета систем термообработки
4.3 Полуэмпнричсскап модель образовании автослои в процессах сепарации
частиц золы на элементах пористого слон из сез онных (тканых) материалов
5 Экономическая оценка предотвращенного ущерба от вредных
компонентов выбросов ТЭС. Анализ рисков инвестиций в теплоисточники. Использование результатов исследований в проектировании и учебной работе
5.1 Расчеты предотвращенного ущерба от снижения выброса NO*, IIMJ10C и
СО. Общие положении
5.1.1 Комплексная обработка выбросов помещений КРУЭ с галогенсодержащим
загрязнителем
5.1.2 Фонтанирующий слой в процессе хемосорбции галогенсодержащих загрязнителей вентиляционных выбросов помещений КРУЭ ТЭС
5.1.3 Анализ базовой линии и условия дополнительности по ПСО комплексной
обработки выбросов помещений КРУЭ с галогенсодержащими загрязнителями
5.1.4 Обработка выбросов с косвенными парниковыми газами (Г1МЛОС и СО)
5.2 Методика расчета комплексных энергоэкологнческих показателей
источников выбросов теплоэнергетики и экологических рисков при наличии парниковых газов. Общие положения
5.2.1 Выбор системы отопления на базе комплесных энергоэкологической показателей
источника теплоснабжения с учетом выброса парниковых газов и экологических рисков инвестиций
5.2.2 Комплексные энергоэкологические и экономические оценки соответствия источника выброса парниковых газов - теплогенератора на газовом топливе.
Экологические риски инвестиций в газоснабжение
5.3 Использование результатов исследований в проектировании и учебной
работе
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПИСОК ЦИТИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение П1. Использование безразмерного комплекса Rer для прямоточно-вихревого
сепаратора (ПВС) с тангенциальным вводом
Приложение П2. Решение задачи о нулевых колебаниях гармонических осцилляторов с
разложением биномов (1±>.)1/2 в степенной ряд
Приложение ПЗ. Определение параметров термообработки на основе самосогласованных
коэффициентов избытка воздуха
Приложение П4. Значения чисел Stk и Rer при скорости невозмущенного потока 0,03...30 м/с
для частиц диаметром (0,5...500)-10'6 м
Приложение П5. Результаты расчетов высоты начального подъема струн над источником
выбросов
Приложение П6. Схема термообработки выбросов, содержащих НМЛОС, г. Санкт-Петербург
(Ленинград)
Приложение П7. Система комплексной очистки галогенсодержащего выброса
Приложение П8. Внедрение результатов исследований

сооружений типичным объектом по вентиляционным выбросам является главное здание ТЭС. Оценим их объемы в соответствии с современными нормативами для тепловых электростанций по своду правил СП 90.13330.2012 - Актуализированная редакция СНиП И-58-75 «Электростанции тепловые» [27] (далее - СП 90), устанавливающему нормы и правила проектирования ТЭС мощностью более 1 МВт.
В соответствии с разделом 10.1 «Отопление, вентиляция, кондиционирование и обеспыливание воздуха» (п. 10.1.1 СП 90), системы вентиляции в зданиях и сооружениях ТЭС, а также системы обеспыливания воздуха тракта топливоподачи, следует проектировать с учетом требований СП 60.13330.2012 - Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» [28] (далее - СП 60), СП 50.13330 -Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», и норм данного документа. Рекомендуемые температуры и кратность воздухообмена в помещениях ТЭС приведены в его приложении Д. Предписывается устанавливать кратность воздухообмена в час по главному корпусу на основании расчетов по избыткам явной теплоты. Однако такой метод невозможно использовать для рассматриваемого случая, поскольку оценки не привязываются к конкретному генерирующему предприятию. Для определения приблизительных объемов вентиляционных выбросов воспользуемся указаниями п.п. 10.1.16, 10.1.18 СП 90[27].
В соответствии с п. 10.1.18, расход приточного воздуха в котельном отделении с котлами, работающими на газообразном топливе, а также в машинном отделении с газотурбинными установками следует принимать в соответствии с расчетом, но не менее трехкратного воздухообмена в час в пределах ячейки каждого энергоблока. При этом для определения воздухообменов по указанным кратностям в расчетных внутренних объемах помещений или зонах следует принимать фактическую высоту помещений или зон при высоте от 4 до 6 м, а при большей и меньшей высоте помещения или зоны - соответственно 6 м п 4 м. При наличии же площадок их площадь следует учитывать как площадь пола с указанными выше высотами. В соответствии с п. 10.1.16, в холодный период года в машинное отделение подача приточного воздуха системами вентиляции с механическим побуждением должна предусматриваться в количестве 1,5-2-кратного воздухообмена помещения в час. Исходя из этого, можно полагать, что кратность воздухообмена в котельном зале ТЭС на твердом топливе может быть в пределах 1,5-3.
Для ТЭС с различной мощностью энергоблоков разработано множество типовых проектов главного корпуса. Соответствующие проекты Теплоэлектропроекта имеют следующие удельные строительные показатели - строительный объём на установленный киловатт (далее - удельный строительный объем, УСО): для энергоблоков мощностью до