Оценка загрязнения атмосферы и расчет СЗЗ для Центральной ТЭЦ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, были рассмотрены:
типы тепловых электростанций и их воздействие на атмосферу окружающей среды;
выявлены границы санитарно-защитной зоны «Центральной ТЭЦ» г. Санкт-Петербурга на примере выбросов диоксида азота;
проведена расчеты концентрации диоксида азота в пределах нормативной СЗЗ и на ее границах.
сопоставлены полученные результаты с установленными нормами ПДК для данных объектов.
Таким образом, «Центральной ТЭЦ» г. Санкт-Петербурга не оказывает значительного влияния на атмосферу окружающей среды. Превышения ПДК для воздуха населенных пунктов обнаружено не было

...

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 8
1.1 Классификация объектов энергетики 10
1.3 Выбросы в атмосферу 13
1.3.1 Газообразные выбросы 13
1.3.2 Выбросы твердых частиц 14
1.3.3 Выбросы влаги 15
1.3.4 Выбросы на земную поверхность и в гидросферу 15
1.4 Общие принципы формирования санитарно-защитной зоны 17
1.5 Размеры санитарно-защитной зоны 19
1.6 Оценка распространения загрязнений от ТЭС в варианте точечного источника 20
2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА 28
3 ПРОЕКТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 29
3.1 Общие сведения о предприятии 29
3.2 Принцип работы и оборудование 31
3.3 Расчет санитарно-защитной зоны 37
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 42
4.1 Охрана воздушного бассейна района размещения ТЭЦ от загрязнения 42
4.2. Мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу 44
5. ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ОХРАНА ТРУДА 46
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 47
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 55

ВВЕДЕНИЕ
В современной ситуации решение задач по электро- и теплоснабжению должно происходить с максимальным учетом мер по охране окружающей среды. Топливно-энергетический комплекс Российской Федерации оказывает огромное отрицательное воздействие на природу. Однако решение социальных задач требует дальнейшего развития топливно-энергетического комплекса. В связи с этим возникает необходимость в новых решениях энергетической проблемы, включающих комплекс мероприятий по охране окружающей среды.
Центральная ТЭЦ находится в пределах селитебной территории г. Санкт-Петербурга, что обосновывает предъявление высоких экологических требований.

Критерий определения размера СЗЗ – не превышение на ее внешней границе и за ее пределами ПДК (предельно допустимых концентраций) загрязняющих веществ для атмосферного воздуха населенных мест, ПДУ (предельно допустимых уровней) физического воздействия на атмосферный воздух.Лабораторные исследования атмосферного воздуха и измерения физических воздействий на атмосферный воздух проводятся на границе СЗЗ промышленных объектов и производств, а также в жилой застройке лабораториями, аккредитованными в установленном порядке на проведение таких работ.1.5Размеры санитарно-защитной зоныДля промышленных объектов и производств, сооружений, являющихся источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека, устанавливаются следующие ориентировочные размеры СЗЗ:первый класс – 1000 м;второй класс –500 м; третий класс – 300 м;четвертый класс – 100 м;пятый класс – 50 м.Граница СЗЗ обозначается специальными информационными знаками на графических материалах (генплан города, схема территориального планирования и др.) за пределами промышленной площадки.Для установления размеров СЗЗ расчетные параметры должны быть подтверждены натурными измерениями факторов физического воздействия на атмосферный воздух.Размеры СЗЗ определяются в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормами допустимых уровней шума, электромагнитных излучений, инфразвука, рассеянного лазерного излучения и других физических факторов на внешней границе санитарно-защитной зоны..При вводе объекта в эксплуатацию и в процессе эксплуатации санитарный разрыв должен быть скорректирован по результатам инструментальных измерений.Установление размера СЗЗ в местах размещения передающих радиотехнических объектов проводится в соответствии с действующими санитарными правилами и нормами по электромагнитным излучениям радиочастотного диапазона и методиками расчета интенсивности электромагнитного излучения радиочастот.Производство электрической и тепловой энергии при сжигании минерального топлива:класс I – санитарно-защитная зона 1000 м.Тепловые электростанции (ТЭС) эквивалентной электрической мощностью 600 мВт и выше, использующие в качестве топлива уголь и мазут;класс II – санитарно-защитная зона 500 м.Тепловые электростанции (ТЭС) эквивалентной электрической мощностью 600 мВт и выше, работающие на газовом и газомазутном топливе.класс III – санитарно-защитная зона 300 м.ТЭЦ и районные котельные тепловой мощностью 200 Гкал и выше работающие на газовом и газомазутном топливе (последнее – как резервное), относятся к предприятиям третьего класса опасности с размером 300 м. [10].1.6Оценка распространения загрязнений от ТЭС в варианте точечного источникаПри одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких (n) веществ, обладающих в соответствии с перечнем, утвержденным Минздравом СССР, суммацией вредного действия, для каждой группы указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается безразмерная суммарная концентрация q или значения концентрации n вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, приводятся условно к значению концентрации с одного из них.Согласно [11] рассчитываем загрязнение атмосферы выбросами одиночного источника.Рисунок 5 - схема рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухеМаксимальное значение приземной концентрации вредного вещества См(мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Xм (м) от источника и определяется по формуле (3): (3)гдеА - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;mиn - коэффициенты. учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;H - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м), м;h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, h = 1;ΔТ - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв,°С;V1– расходгазовоздушной смеси, определяемый по формуле (4), м3/с:(4)где D - диаметр устья источника выброса,м;ω0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.Значения мощности выброса М (г/с) и расхода газовоздушной смеси V1 (м3/с) при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами. В расчете принимаются сочетания М и V1, реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное значение Cм.При определении значенияΔТ (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Тв (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по [12], а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Тг (°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам.Значение безразмерного коэффициента F принимается:а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f,vм, иfe.(5)(6)(7)(8)Коэффициент m определяется в зависимости от f по рисунку 6 или по формулам:,(9.а)(9.б)Рисунок 6 – Зависимостьm=f (fe)Для fc<f< 100 значение коэффициента m вычисляется при f = fe.Коэффициент n при f< 100 определяется в зависимости от vм по рисунку 7 или формулам:n = 1при vм 2 ,(10.а)(10.б)n = 4,4×vмпри vм < 0,5.(10.в)Рисунок 7 – Зависимостьn=f (vм)Расстояние Xм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения см, определяется по формуле (11).(11)где безразмерный коэффициент d при f< 100 находится по формулам:(12.а)(12.б)(12.в)При f > 100 или ΔT≈0 значение d находится по формулам:(12.г)(12.д)(12.е)Значение опасной скорости uм (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ см, в случае f< 100 определяется по формулам:(13.а)(13.б)(13.в)При f>100 или T 0 значение uм вычисляется по формулам:(13.г)(13.д)(13.е)Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества сми (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра uм (м/с), определяется по формуле:сми=r×cм,(14)где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/uм по формулам:(15)(16)Примечание - При проведении расчетов не используются значения скорости ветра u< 0,5 м/с, а также скорости ветра u >u*, где u* - значение скорости ветра, превышаемое в данной местности в среднем многолетнем режиме в 5% случаев. Расстояние от источника выброса хми (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения сми (мг/м3), определяется по формуле:хми=p×xм,(17)гдер - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u/uм по формулам:(18.а)(18.б)(18.в)При опасной скорости ветра uм приземная концентрация вредных веществ с (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле (19).с=s1×cм,(19)где s1 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/xм и коэффициента F по формулам:(20.а)(20.б)(20.в)(20.г), (21)2ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТАЦелью проектирования СЗЗ является выявление границы санитарно-защитной зоны Центральной ТЭЦ ОАО «ТГК-1» на примере выбросов оксидов азота и сопоставление полученных результатов с величиной мощности выброса и результатами измерения концентрации окислов азота на границах санитарно-защитной зоны в процессе санитарно-химического контроля.Исходя из цели проекта, были определены следующие основные задачи:изучить типы тепловых электростанций и их воздействие на атмосферу окружающей среды;выявить границы санитарно-защитной зоны Центральной ТЭЦ ОАО «ТГК-1»на примере выбросов оксидов азота;сопоставить полученные результаты, выполненные в рамках ОНД-86, с величиной мощности выброса и результатами измерения концентрации окислов азота на границах санитарно-защитной зоны в процессе санитарно-химического контроля;изучить организацию контроля выбросов Центральной ТЭЦ ОАО «ТГК-1»в атмосферу.3ПРОЕКТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ3.1Общие сведения о предприятииЦТЭЦ ОАО «ТГК-1» расположена в Центральном районе Санкт-Петербурга и обеспечивает потребителей электроэнергией и теплом в виде пара на производство и горячей воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, при непосредственном водоразборе.45339060960Рисунок 8 – Месторасположение ЦТЭЦДействующая ТЭЦ имеет номинальную электрическую мощность - 73,5 мВт, тепловую, при работе водогрейных котлов на мазуте –735 Гкал/час, на газе – 860 Гкал/час.Рисунок 9 - Ситуационная карта-схема расположения ЦТЭЦ ОАО «ТГК-1»Промышленная площадка ТЭЦ расположена в густонаселенном жилом массиве Санкт-Петербурга, в связи с чем к ней предъявляются повышенные экологические требования.В соответствии с принятой программой реконструкции ТЭЦ-2 предусмотрен полный отказ от сжигания твердого топлива.Федеральной целевой программой "Сохранение и развитие исторического центра г. Санкт-Петербурга" в части топливно-энергетического комплекса, в частности, предусмотрено проведение реконструкции, включающей в себя замену котлов и турбин на более экономичные и экологически безопасные современные типы.Расход мазута всеми котлами (т/ч) при максимальной нагрузке.Gмаз = Gмазпвк*5+Gмазпг= 11,5*5+78,12 = 135,6 т/ч,Gмаз = 135,6*24 = 3254 тонн в сутки, где Gмазпг – расход мазута на энергетические котлы при максимальной нагрузке турбин.Состав природного газа, используемый в качестве топлива представлен в таблице 3.Таблица 3 – Состав газагорячаячасть, %негорючая часть, %теплота сгорания, ккал/м3плотностьпределы взрываемости, %СН4CnHmCO2N2высшаянизшаяабс.кг/м3отн. по возд.ниж.верх980.10.31.6930084000.780.565153.2Принцип работы и оборудованиеНевская вода, прошедшая конденсаторы турбин и нагревшись, до температуры t = 18÷35°С в зависимости от температуры воды в река Неве и режима работы ТЭЦ, насосами сырой воды подается через механические фильтры на водоподогреватели ГВС, откуда с температурой - 106÷108°С направляется в деаэраторы. Из деаэраторов подпиточная вода, пройдя водо-водяные охладители с температурой – 73°С, поступает в обратные линии теплосети или же на баки аккумуляторы. Паровоздушная смесь, образуемая в процессе деаэрации, отводится на теплообменники выпара.Температура, расход, давление в магистралях теплосети задается диспетчером теплосети в зависимости от условий эксплуатации последнего, но в пределах существующей мощности оборудования ТЭЦ.Характеристика турбины Т- 20,5-26 (турбина № 1)Паровая теплофикационная турбина типа Т 20,5-26, номинальной мощностью 20,5 мВт при 3000 об/мин и расходе пара в регулируемый отбор 0,12-0,25 мПа в количестве 100 т/ч, изготовлена в 1929 году на ЛМЗ.Турбина предназначена для привода генератора переменного тока на воздушном охлаждении, с максимальной мощностью 20,5 МВт.Турбина рассчитана на работу с параметрами свежего пара:Gпара = 150 т/ч ; Gпараотб = 100 т/ч ; Ротб = 0,1÷0,2 мПа;давление 26 ата и температура 400°С при вакууме 96%.Турбина представляет собой двухцилиндровый агрегат с 28 ступенями давления, двумя нерегулируемыми отборами пара на регенерацию и одним регулируемым отбором пара давлением 1,2-2,5 ата в количестве 100 т/ч на теплофикацию.Характеристика турбины Т-23-90 (турбина № 2)Турбина представляет собой одноцилиндровый агрегат, имеющий двухвенечную ступень скорости (колесо Кертиса) в качестве регулирующей ступени и 19 ступеней давления. Ротор турбины вращается по часовой стрелке, если смотреть на турбину со стороны переднего подшипника.Характеристика турбины Т-30-90 (турбина № 5)Паровая теплофикационная турбина типа Т 30-90, номинальной мощностью 30 мВт при 3000 об/мин и расходе пара в регулируемый отбор 0,12-0,25 мПа в количестве 160 т/ч, изготовлена в 1952 году на ЛМЗ. Турбина представляет собой одноцилиндровый агрегат, имеющий двухвенечную ступень скорости (колесо Кертиса) в качестве регулирующей ступени и 19 ступеней давления. Ротор турбины вращается по часовой стрелке, если смотреть на турбину со стороны переднего подшипника. Ротор турбины гибкий. Критическое число оборотов ротора – около 1850 об/мин. Хлорирование охлаждающей водыНа внутренних стенках трубок конденсаторов турбин образуются биологические отложения из разного вида микроорганизмов и водорослей, заносимых с охлаждающей водой, и весьма интенсивно развивающихся при благоприятных температурных условиях (10-20 С) в конденсатореРегенеративный подогрев воды на ТЭЦСистема регенерации низкого давления с поверхностными подогревателями является источником загрязнения питательного тракта оксидами железа и меди, особенно в подогревателях с трубами из латуни.Основными причинами поступления меди в водопаровой тракт являются коррозия и эрозия труб ПНД с водяной стороны.Котел ст. № 1 С/ДКотел вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией системы ЛМЗ.Параметры:- паропроизводительность, т/ч- 120- температура перегретого пара, C- 400- давление перегретого пара, МПа- 3.9- температура питательной воды, C- 102Котел состоит из 4-х барабанов, соединенных системой гнутых труб и пучков водо и пароперепускных труб, соединяющих верхние барабаны. Барабаны котла стальные цельнокованые. Котел работает на газе, мазуте.Котел ст. № 2 С/ДКотел вертикально-водотрубный системы ЛМЗ. Котел состоит из 3-х барабанов, соединенных системой гнутых труб и пучков водо и пароперепускных труб, соединяющих верхние барабаны. Барабаны котла стальные цельнокованые. Котел работает на газе, мазуте. Параметры:- производительность, т/ч- 120- температура перегретого пара, C- 400- давление перегретого пара, МПа- 3.9- температура питательной воды, C- 102Передний верхний барабан оборудован: непрерывной продувкой, расположенной с левой стороны котла, одним сдвоенным предохранительным клапаном.Котел ст. № 4 В/ДКотел прямоточный, типа «Бенсон-Борзиг», имеет П – образную компоновку. В качестве топлива используется газ или мазут.Параметры:- производительность, т/ч- 110- температура перегретого пара, C- 510- давление перегретого пара, мПа- 9.8- температура питательной воды, C- 104Топочная камера является восходящим газоходом.Котел ст. № 5 С/ДКотел вертикально-водотрубный системы ЛМЗ. Котел состоит из 4-х барабанов, соединенных системой гнутых труб и пучков водо и пароперепускных труб, соединяющих верхние барабаны. Барабаны котла стальные цельнокованые. Котел работает на газе, мазуте. Параметры:- производительность, т/ч- 120- температура перегретого пара, C- 400- давление перегретого пара, мПа- 3.9- температура питательной воды, C- 102Передний верхний барабан оборудован: непрерывной продувкой.Задний верхний барабан имеет: водоуказательную колонку, расположенную с левой стороны котла и два сдвоенных предохранительных клапана. Внутри барабана помещается питательное корыто и сепаратор.Котел ст. № 6 В/ДКотел прямоточный типа «Бенсон-Дюрр»: предназначен для получения пара высокого давления при сжигании природного газа и мазута. Имеет П -образную компоновку.Параметры:- производительность, т/ч- 175- температура перегретого пара, C- 510- давление перегретого пара, мПа- 9.8- температура питательной воды, C- 102-210Топочная камера является восходящим газоходом. В конвективной шахте расположены все пакеты переходной зоны, опорные трубы, водяной экономайзер и воздухоподогреватель.Деаэраторы ГВС №№ 5, 6, 7, 8Вода от насосов сырой воды через механические фильтры поступает в подогреватели ГВС, откуда с температурой 106-108 C направляется в деаэраторы.Деаэраторы ГВС 5, 6, 7, 8 предназначены для удаления из подпиточной воды теплосети кислорода в целях предотвращения коррозии трубопроводов, арматуры водоподогревателей и кипячения воды для уничтожения микробов. Из деаэраторов вода поступает в обратные линии теплосети через подпиточные насосы.Паровоздушная смесь, образовавшаяся в процессе деаэрации, отводится на теплообменники выпара или в атмосферу.Внутренняя коррозия трубопроводов вызывается растворенными в воде газами: кислородом O2, двуокисью углерода CO2, а также хлоридами и сульфатами.Водо-водяные охладители (ВВО)Водо-водяные охладители предназначены для охлаждения подпиточной воды, поступающей из деаэраторов с Т=106 C до температуры заданной тепловым графиком, при работе системы ГВС в летний период по разомкнутой схеме.Охлаждающей водой является вода, поступающая от механических фильтров.Береговая насосная станция (БНС)Самотечные трубопроводы соединяют приемный бассейн береговой насосной станции с Невой. Три остальных трубопровода диаметром 1200 мм в русловой части реки проложены по дну и на своих концах имеют специальные водозаборные сосуны с диаметром воронки 2000 мм, входное сечение которой защищено грубой решеткой.Водно-химический режим (ВХР) котлов С/ДНа ТЭЦ установлены барабанные водотрубные котлы с естественной циркуляцией.В качестве реагента внутрикотловой обработки воды применяется тринатрийфосфат (Na3PO4), который дозируется непосредственно в барабаны котла. Фосфатирование котловой воды предоставляет возможность предотвращать образование кальциевой накипи на поверхности нагрева, даже в тех случаях, когда ионы Ca+2, SO42- и SiO32- содержатся в соотношениях, благопрепятствующих ее образованию.3.3Расчет санитарно-защитной зоны ЦТЭЦ располагается в центральной части г. Санкт-Перетбурга в условиях плотной городской застройки.. В качестве топлива используется природный газ (98 % метан).При расчете СЗЗ приняты следующие климатические характеристики г. Санкт-Петербурга:- средняя скорость ветра 3,2 м/с;- коэффициент рельефа местности - 1.Диаметр устья трубы 6 м, высота трубы 120 м.Температура газовоздушной смеси — 100 ºC, средняя температура окружающего воздуха в самый жаркий месяц в 13 часов равна 30 ºC. Средняя температура окружающего воздуха в самый холодный месяц в 13 часов равна - 10 ºC.ПДКс.с диоксида азота — 0,04 мг/м³.Приземная концентрация загрязняющих веществ в атмосфере, создаваемая источником выбросов на предприятии рассчитывается по формуле 19.См - максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника, мг/м³. Определяется по формуле 3.Определим расход газовоздушной смеси при средней скорости ветра ω0 = 3,2 м/с по формуле 4.При ω0 = 3,2 м/c;Определим значения коэффициентов m и n в зависимости от параметров f , vм для летних ΔТ= °С при ω0 = 3,2 м/с, используя формулы 5, 6, 9.а.Определим значения коэффициентов m и n для летнего сезона ΔТ=70 °С, параметры f , vм, и fe.При ω0 = 3,2 м/c;;Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от vм.При ω0 = 3,2 м/c;Таким образом, n = 1 при vм ≥ 2.Расстояние xм от источника выбросов, на котором приземная концентрация С при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения См, определяется по формуле 11, откуда безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формуле 12.б.Прежде определим параметры и fe по формулам 7, 8.Проведем расчет для летнего сезона ΔТ=70 °С, при ω0 = 3,2 м/с.