Разработка математической модели рассеивания в приземном слое атмосферы частиц золы и технология ее утилизации в строительстве

• Автор: Жидко, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 202 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

I. Анализ современного состояния проблемы защиты атмосферы от

выбросов ТЭЦ.

1.1. Влияние выбросов 1ЭЦ на биосферу

1.1.1. Определение зон влияния выбросов ТЭЦ на параметры окружающей среды.

1.2. Проблемы утилизации отходов топливных зол

1.3. Топливный баланс ТЭЦ и экологические характеристики топлива.

1.3.1 Расче хфективности зояоу.тавливающих установок

1.4. Анализ существующих методик расчета рассеивания вредных веществ в атмосфере. Цель и задачи исследования

2 Обработка экспериментальных данных для построения

математической модели рассеивания в приземном слое атмосферы
частиц золы, выброшенных одиночной трубой.
2.1 Дисперсный состав выбрасываемых в атмосферу взвешенных
частиц и скорость их осаждения
2.1.1 Оценка дисперсного состава золы различными авторами
2.1.2 Определение дисперсного состава золы по фотографиям, сделанным рснтгеноспсктральным микроанализом
2.2. Структура и ноле скоростей дымовой струи при отсутствии ветра
2.2.1. Форма дымовой струи в отсутствии ветра
2.2.2. Поверхности равных скоростей
2.3. Экспериментальные сведения о структуре и поле скоростей в
в газовой струе в сносящем потоке ветра
2.3.1.Форма осевой линии струи
2.3.2.Осевая скорость.
2.3.3 Форма поперечного сечения струи.
2.3.4. Профиль скоростей
3. Разработка математической модели рассеивания в атмосфере частин золы, выброшенных через одиночную трубу
3.1. Распределение частиц золы в дымовой струе в отсутствие ветра
3.1.1.Скорость витания.
3.1.2. Выражение дисперсного состава золы через скорость витания.
3.2. Уравнения движения твердой часгицы, увлекаемой струей в сносящем потоке ветра
3.3. Уравнения движения твердой частицы, увлекаемой ветром вне дымовой струи
3.4 Формулы для определения концентрации взвешенных частиц
выпавших из струи, в приземном слое воздуха.
3.4 1 Соотношения для нахождения предельных значений скорости витания частиц, выпавших на данную площадь земли.
3 4.2.Соотношение для определения длины области осаждения
частиц ладанной крупности на поверхность земли
3.5.Численный эксперимент по рассеиванию в приземном слое
атмосферы частиц золы, выпавших из дымовой струи
3.5.1.Алгоритм численного интегрирования дифференциальных уравнений движения твердой частицы, взвешенной в струе дыма в сносящем потоке ветра
3.5.2. Уровни варьирования исходных параметров
3.5.3Программа и результаты расчета дальности полета, протяженности и плошади осаждения частиц заданной крунносги.
3.5.4. Получение аппроксимативных аналитических зависимостей дальности полета, протяженности и площади осаждения частиц от их скорост и витания
3.5.5. Программа и результаты расчета концентрации взвешенных частиц золы в приземном слое атмосферы.
3.6 .Анализ результатов численного эксперимента и получения
аппроксимативных формул для расчета максимальной концентрации
и соответствующего ей расстояния от источника выброса.
3.6.1.Зависимость концентрации С от расстояния до источника
выброса.
3 7. Сравнение результатов экспериментов с натурными измерениями и
результатами по существующей методике расчета.
4. Проектирование систем очистки топочных газов от золы, ее
утилизация и использование в строительстве
4.1 Экологические условия развития тэшюэнергетики и требования
к золоуловителям
4.2Исследование процессов эффективных систем мокрого
золоулавливания.
4.3. Применение зол ТЭЦ в производстве строительных материалов.
4.4. Разработка состава с применением золы ТЭЦ
4.4.1. Математическое планирование эксперимента для производства
теплоизоляционного газозолобстона
4.4.2. Практическое использование результатов исследований
по утилизации золы ТЭЦ
Основные выводы
Список используемой источников
Приложение I
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


От ТЭЦ в атмосферный воздух выделяются следующие приоритетные загрязняющие вещества твердые частицы, в том числе зола угля и зола мазута, окислы азота и диоксид серы, также иятиокись ванадия и другие тяжелые металлы никель, кобальт, молибден и др Практически па всех электростанциях существует проблема борьбы с загрязнением атмосферы сернистым юзом. Определение зон влиянии выбросов ТЭЦ на пяра. Рассмотрим на примере типовой ТЭЦ средней производительности негативное воздействие твердых и газообразных выбросов на состояние окружающей среды. Перечень загрязняющих вешеств. ТЭЦ за последние лет г. II. На основании этою построена диаграмма выбросов загрязняющих вешеств рис. Для проведения расчетов рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составлена таблица параметров выбросов приложение 4. Таблица 1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от Воронежской ТЭЦ 1 в г. Няименоивнме вредного сетесгна, гг Годы
1. Диоксид азота 4, . Диоксид серы 0 . Твердые частицы . Питиокись ванадии УаО, 2. М 4. ЕвОгаердые наепшы . I. Диоксид ятога
л 2. Твердые честит. Рис. Расчет рассеивания загрязняющих веществ от выбросов ТЭЦ на настоящее время проводится по универсальной программе УПРЗА Эколог для следующих примесей и их суммации диоксида азота, диоксида серы, твердых взвешенных частиц угля зола угля, золы мазута, пятиокиси ванадия, суммации твердых взвешенных частиц. Коэффициент температу рной стратификации атмосферы А0 Коэффициент учета рельефа Пг1 Расчетная скорость ветра от 0,5 до 8 мс. В таблице 1. ТЭЦ на существующее положение. ТЭЦ принято 0. ПДК м. Кривые зависимости для диоксида азота на существующее положение при основном режиме газ и при использовании резервною топлива уголь, мазут, кривые для диоксида серы, золы угля, суммации диоксида азота и пятиокиси ванадия на существу ющее положение при использовании резервного топлива уголь, мазут приведены на рис1. Таблица 1. Основной режим газ Резерви. Топливо УГОЛЬ срвн. Топливо уголь Рскрвв. Максимальная рясчслмая концентрация дали ПДК 1. Опасное расстояние м. Средневзвешенная опасная скорость, мс. Радик ЮМЫ ПЛИЯМИИ. Плошадь зоны влияния. Радиус юны ООЛСС 0. ПДКкм. Площадь юны более 0. ПДКМ3. Я Радиус юны бо. ПДК. Плошадь хжы более 1 ПДК, ЮГ. Радис юны о. ПДК. И. Площадь юны более 2 ПДК. Радиус юны более 5 ПДК, кч 2. Плошадь юны болос 5 ПДК. I В зону превышения I ПДК м р. В зону, превышающую 0,5 ГДК м. Рис. Рис. Уровень ПДК
чннн
км
Рис. Рис. По диоксиду серы максимальная расчетная концентрация при использовании резервного топлива в настоящее время составляет почти
Наряду с выбросами твердых и газообразных веществ, которые, оседая на почву, вызывают в ней многообразные изменения, в почву попадают и отходы в виде нефтепродуктов и смазочных масел, которые загрязняя почву, угнетают ее микрофлору и растения Поскольку ТЭЦ находится на территории города, все зеленые насаждения оказываются под непосредственным влиянием Газообразные выбросы наносят ощутимый негативный вред растительности . Дымовые газы угнетают фотосинтез иногда в несколько раз. Состояние растительного покрова зависит от концентрации неблагоприятных веществ в атмосфере. В целом воздействие окислов азота и серы на растения схоже. Кроме того, совместное влияние окислов азота и серы может вызывать синэнергяческий эффект, т е. Наличие этих газов в атмосфере приводит также к выпадению кислых дождей, что вредно для растительного покрова Доля ТЭЦ в общем загрязнении атмосферы окисью азота составляет около 1. Гидрогеологические исследования выявили зависимость химического состава азональных подземных вод от состава промышленных отходов, хранящихся на площадке ТЭЦ . Территория Воронежской ТЭЦ является местом складирования отходов энергетического производства золошлакового материала, известкового шлама, ванадийсодсржашего шлама. По данным золошлаковые отходы являются глиноземом и не ядовиты . Сделан микроанализ образцов золы Воронежской ТЭЦ рентгеноспектральным методом. Протокол качественного и количественного состава золы приведен в приложении 5.