Научная статья на тему 'Анализ экологичности газотурбинной теплоэлектростанции'

Анализ экологичности газотурбинной теплоэлектростанции Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
2160
195
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫБРОСЫ В АТМОСФЕРУ / СБРОСЫ В ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ / ОТХОДЫ / ШУМОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ / EMISSIONS IN THE ATMOSPHERE / DISCHARGES INTO WATER BODIES / WASTE PRODUCTS / NOISE INFLUENCE

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Сакова Наталья Владимировна

Рассмотрены вопросы воздействия на окружающую среду современной газотурбинной теплоэлектростанции. Дана оценка допустимости воздействия теплоэлектростанции на окружающую среду.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Сакова Наталья Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Analysis of environmental friendliness of gas-turbine steam power plant

The environmental impact of a modern gas-turbine steam power plant is analyzed. The acceptable environment influence of a steam power plant is given.

Текст научной работы на тему «Анализ экологичности газотурбинной теплоэлектростанции»

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010

ПОПОВ Александр Владимирович, старший преподаватель кафедры «Энергосбережение».

БОГАТОВА Т атьяна Феоктистовна, кандидат технических наук, доцент (Россия), заместитель заведующего кафедрой «Тепловые электрические станции». СИЛИН Вадим Евгеньевич, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Энергосбережение».

ОСИПОВ Павел Валентинович, ассистент кафедры «Тепловые электрические станции».

Адрес для переписки: e-mail: vsilin@mail.ustu.ru

Статья поступила в редакцию 18.06.2010 г.

© А. Ф. Рыжков, А. В. Попов, Т. Ф. Богатова, В. Е. Силин, П. В. Осипов

УДК 504 05 628 5 Н. В. САКОВА

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П. А. Соловьева

АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ГАЗОТУРБИННОЙ

ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ____________________________

Рассмотрены вопросы воздействия на окружающую среду современной газотурбинной теплоэлектростанции. Дана оценка допустимости воздействия теплоэлектростанции на окружающую среду.

Ключевые слова: выбросы в атмосферу, сбросы в водные объекты, отходы, шумовое воздействие.

Производство тепловой и электроэнергии в настоящее время сопровождается достаточно высоким уровнем негативного воздействия на окружающую среду. К основным видам воздействий относят выбросы загрязняющих веществ, сбросы в водоемы, размещение отходов, негативное воздействие шума, вибрации, тепла, электромагнитных полей. Теплоэнергетика в настоящее время занимает «лидирующие» позиции среди других отраслей промышленности по масштабам загрязнения атмосферы: 27,7 % всех выбросов загрязняющих веществ приходится на данную отрасль. Около 77 % от общего объема применяемой в производстве воды приходится на предприятия теплоэлектроэнергетики. Следовательно, снижение негативного влияния отрасли на окружающую среду — это одна из приоритетных задач для дальнейшего развития теплоэлектроэнер-гетики.

В данной работе дается оценка влияния на окружающую среду одного из объектов теплоэлектроэнергетики — газотурбинной теплоэлектростанции ГТЭС-12 МВт. С 2002 года в г. Рыбинске функционирует лидерная ГТЭС-12, состоящая из 2-х блоков ГТА-6РМ суммарной электрической мощностью 12МВт и тепловой — 40 тонн пара в час. Эффективность ГТЭС обусловлена высоким КПД (81,5%) при работе в когенерационном цикле с выработкой тепло-и электроэнергии.

ГТЭС располагается в промышленной зоне в центральной части города в окружении жилых микрорайонов и больничных учреждений. Расстояния от границ площадок предприятия до жилых зданий колеблются в пределах 35 — 400 м, от источников выбросов до жилых зданий 40 — 450 м.

При использовании для производства энергии газотурбинных агрегатов встает задача оценки допустимости воздействия шума. Источниками шума на рассматриваемом объекте являются:

— основное технологическое оборудование;

— дымовые трубы;

— вентиляторы и вентиляционные трубы;

— газовые компрессоры, ресиверы и их обвязка;

Распространение шума происходит:

— от оборудования — через оконные проемы здания;

— от решетки приточной вентиляционной системы;

— от воздухозаборных устройств ГТД;

— от труб вытяжных вентиляционных систем;

— от участков дымовых труб, расположенных выше конька кровли.

Применяемое в данном проекте оборудование имеет высокие значения уровня звуковой мощности во всех октавных полосах частот. С целью исключения влияния объекта на уровень шума в жилой зоне в проекте предусмотрено:

— расположение оборудования внутри здания с высокой шумогасящей способностью ограждений (двойное остекление);

— установка шумоглушителей в воздухозаборе ГТД и на входе в утилизационный котел;

— установка шумоглушителей в вентиляционных системах В-1, В-2, В-З, П-1, П-2.

Из сопоставления данных (табл. 1) следует, что уровень шума газотурбинной теплоэлектростанции ГТЭС-12 МВт не превышает предельно допустимых значений, установленных в жилой зоне для ночного и дневного времени [1 ].

Источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на ГТЭС-12 МВт и дожимной компрессорной станции (ДКС) являются:

— две дымовые трубы;

— трубы систем вентиляции;

— свечи продувок трубопроводов природного газа;

— факел сжигания стравливаемого природного газа.

Уровни звукового давления после ввода в эксплуатацию ГТЭС-12 МВт

Источники шума Октавные уровни звукового давления (дБ) Уровень звука (дБА)

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Г азотурбинный двигатель №1 54,0 47,1 44,3 36,3 34,3 28,9 18,8 5,6 40,3

Газотурбинный двигатель №2 54,2 47,7 44,5 36,3 34,3 28,9 18,8 5,6 40,4

Дымовая труба от ГТА №1 ' 35,0 28,0 22,2 11,6 5,4 0,0 0,0 0,0 16,7

Дымовая труба от ГТА №2 33,9 27,0 22,2 12,4 6,4 0,0 0,0 0,0 16,6

Вытяжная вентиляция В-1 51,7 32,1 365 29,4 28,3 21,8 9,8 0,0 33,8

Вытяжная вентиляция В-2 52,0 43,9 38,5 30,0 28,7 22,2 10,2 0,0 34,7

Вытяжная вентиляция В-3 52,9 45,6 39,8 31,3 30,6 25,0 14,7 0,0 36,4

Воздухозабор ГТД№1 31,4 23,7 16,6 8,6 0,9 0,0 0,0 0,0 12,1

Воздухозабор ГТД№1 33,7 27,1 21,2 13,6 7,6 0,0 0,0 0,0 16,5

Газовый дожимной компрессор №1 48,7 44,0 37,5 30,2 29,9 24,1 13,7 0,0 34,8

Г азовый дожимной компрессор №2 48,7 44,0 37,5 30,3 29,9 24,1 13,7 0,0 34,8

Г азовый дожимной компрессор №3 48,7 44,1 37,5 30,3 29,9 24,1 13,7 0,0 34,8

Газовый ресивер №1 52,6 44,5 47,8 34,6 32,0 25,6 13,3 0,0 38,3

Газовый ресивер №2 53,5 46,4 43,3 34,8 32,1 25,7 13,4 0,0 38,7

Приточная вентиляция П-1 53,5 46,6 44,1 39,3 34,7 27,3 14,4 0,0 40,9

Приточная вентиляция П-2 52,8 45,0 42,5 33,9 30,9 24,1 10,9 0,0 37,8

Приточная вентиляция П-3 28,7 20,3 13,1 5,6 0,0 0,0 0,0 0,0 8,8

Допустимый уровень с 23 до 7 часов 67,0 57,0 49,0 44,0 40,0 37,0 35,0 33,0 45,0

Допустимый уровень с 7 до 23 часов 75,0 66,0 59,0 54,0 50,0 47,0 45,0 44,0 55,0

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010

Источники вредных выбросов ГТЭС-12 МВт

Технологическая установка Источник выделения загрязняющих веществ Источник выброса вредных веществ Наимено- вание вещества Выброс загрязняющих веществ

Макс. г/с Концентрация мг/ м3 т/год

Наименование Кол. шт.

Газотурбинная установка ГТА-6РМ Выхлопная труба 1 Труба Азота диоксид 0,88 14,83 19,00

Азота оксид 0,59 9,89 12,66

Углерода оксид 3,61 60,92 77,89

Дожимная компрес- сорная станция Факельная установка для сжигания метана 1 Труба Азота диоксид 0,00 0,01

Сброс газов из влагосбор- ников 1 Труба Метан 0,09 0,14

Сброс метана при плановой остановке компрессоров 6 Труба Метан 2,60 0,07

Сброс из ресивера 3 Труба Метан 330 0,04

Аккумуля- торная Аккумуляторы 1 Кислота серная 0,00 0,00

Дымовыми трубами, при работе ГТЭС в регламентном режиме, в атмосферу выбрасываются оксиды азота и углерода. Те же вещества образуются и выбрасываются в атмосферу при работе факела. При продувке трубопроводов природного газа через свечи имеет место залповый выброс метана. Системами вентиляции в атмосферу выбрасываются метан и пары серной кислоты (табл. 2).

При оценке загрязнения окружающего воздуха в ближайшей жилой зоне учитывались выбросы промышленного предприятия и газотурбинной теплоэлектростанции (табл. 3). Анализируя данные таблиц, можно сделать вывод, что реализация строительства и эксплуатации газотурбинной теплоэлектростанции ГТЭС-12 МВт незначительно увеличивает концентрации вредных веществ в жилой зоне и будет значительно ниже предусмотренных норм для большинства загрязнителей [2]. При этом значительное увеличение концентрации двуокиси азота не приводит к превышению величины ПДКв жилой зоне.

Для обеспечения функционирования ГТЭС-12 МВт в производственном здании предусматриваются:

— системы хозяйственно-бытового, производственного, противопожарного водоснабжения;

— система горячего водоснабжения для дежурного отопления;

— системы хозяйственно-бытовой, производственной иливневой канализации.

Указанные системы подключены к существующим соответствующим сетям водоснабжения и канализации предприятия.

Особенностями технических решений, влияющими на схему водоснабжения, на объемы водо-потребления и загрязнение стоков, являются отсутствие возврата конденсата (в схеме производства пара), которое диктуется ситуацией на предприятии и повторное (после охлаждения газовых компрессоров) использование воды в системе водоподготовки для утилизационных котлов. ГТЭС-12 МВт комплектуется собственной установкой химводоочистки в составе 4-х блоков БВПУ-10. В контуре охлаждения газовых компрессоров оказалась ненужной система оборотного водоснабжения.

Производственные и ливневые стоки через соответствующую канализационную сеть направлены на очистные сооружения предприятия. Хозяйственнобытовые стоки направляются на городские очистные сооружения. Загрязнение сточныхвод, связанное с функционированием ГТЭС-12 МВт, определяется, главным образом, использованием поваренной соли, с целью обработки котловой воды, и не имеет существенного значения (табл. 4). Стоки химводоочистки, деаэ-

Валовые выбросы вредных веществ в атмосферу и уровни загрязнения атмосферы в ближайшей жилой зоне

Наименование вещества Без учета реализации строительства ГТЭС-12 МВт С учетом строительства ГТЭС-12 МВт и реализации всех воздухоохранных мероприятий

Валовые выбросы предприятия Максимальная концентрация в жилом массиве, доли пдкмо Валовые выбросы Максимальная концентрация в жилом массиве, доли ПДКМ1)

г/сек т/год г/сек т/год

Азота двуокись 13,537 140,040 0,440 30,912 156,370 0,770

Азота оксид 8,791 91,901 0,070 20,428 103,105 0,110

Кислота серная 0,07 0,853 0,010 0,070 0,853 0,010

Углерода окись 137,056 1438,947 0,090 185,194 2095,554 0,180

Метан 4,083 0,045 0,010 4,083 0,090 0,010

Таблица 4

Характеристика стоков газотурбинной теплоэлектростанции ГТЭС-12 МВт

Производство, цех, корпус Расход сточных вод Загрязняя- ющее вещество Концентрация вещества, мг/л Количество загрязнения, кг/сут.

Тыс. м3в год м /сут.

ГТЭС-12 МВт Стоки химводоочис тки, деаэраторов, котлов. 28,0 112,0 Натрий 368,0 41,2

Кальций и магний 382,0 42,8

Железо 6,0 0,7

Сульфаты 243,7 27,3

Хлориды 834,3 93,4

Силикаты 4,0 0,5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Фосфаты 46,0 5,2

Нитраты 11,6 1,3

Взвешенные 2,4 0,3

Взвешенные 50,0 5,6

Стоки при уборке помещений поливом 0,7 1,8 Взвешенные 100,0 0,2

Взвешенные 30,0 0,1

Стоки бытовых помещений 0,4 1,2 Состав и объемы загрязнения - обычные

раторов, котлов имеют постоянный режим отведения, бытовые стоки — периодический режим. Ливневые стоки и их загрязнение для данного проекта не оценивались в связи с тем, что объект расположен на промышленной площадке предприятия. С введением объекта в эксплуатацию объем ливневых стоков и талой воды в целом по предприятию не изменился.

Расположение газотурбинной теплоэлектростанции в границах промышленной площадки предприятия и существующих зданий исключает необходимость рекультивации земель. Перечень и объемы отходов, образующихся при функционировании ГТЭС-12 МВт, представлены в табл. 5. Не утилизируемыми отходами являются строительный мусор и

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 <93) 2010 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010

Отходы, образующиеся при работе ГТЭС-12 МВт

Наименование отхода Состав отходов Класс опасности Количество образующихся отходов, т/год

Отработанное масло Нефтепродукты 3 1,2

Люминесцентные лампы Ртуть 1 50 ед/год

Отработанные аккумуляторы Свинец и его ч соединения 1 0,95

Производственный мусор материалы, бой стекла, тара

Бытовой мусор 0,9

Всего 3,65

бытовые отходы, образующиеся, к тому же в незначительных количествах. Таким образом, влияние рассматриваемого объекта на загрязнение почв — несущественно.

Обобщая характеристику загрязнения основных компонентов окружающей среды, можно сделать вывод о допустимости воздействия данного объекта теплоэнергетики на окружающую среду и незначительном уровне загрязнения атмосферы. Использование газотурбинных установок для производства тепла и электроэнергии позволяет решать одну из важных проблем энергетики — проблему физического и химического загрязнения окружающей среды.

Библиографический список

1. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки [Текст]: Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96: утв. постановлением

Госкомсанэпиднадзора РФ от 31 октября 1996 г. № 36: ввод в действие с момента утверждения. — М.: Информац.-изд. центр Минздрава России, 1997. — 20 с.

2. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест [Текст]: Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03: утв. Главным Государственным санитарным врачом РФ 31 мая 2003 г.: ввод в действие с25.06.03//Российскаягазета. — 2003. - 20июня(№ 119/1).

САКОВА Наталья Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры химии, охраны труда и окружающей среды.

Адрес для переписки: e-mail: nvsakova@mail.ru

Статья поступила в редакцию 05.06.2010 г.

© Н. В. Сакова

Книжная полка

621.31/В29

Венцель, В. Д. Электробезопасность персонала в производственных условиях [Текст]: учеб. пособие / В. Д. Венцель, В. С. Сердюк; ОмГТУ.-Омск, 2009.-59 с.: рис., табл.-Библиогр.: с. 58-59.

В учебном пособии рассматриваются вопросы воздействия электрического тока на организм человека; воздействия электромагнитных излучений на биологические объекты; требования к персоналу, допущенному к работам в действующих электроустановках; порядок и условия производства работ в действующих электроустановках; основные требования к средствам защиты, применяемым при работе в действующих электроустановках.

621.1/С59

Соколов, Б. А. Котельные установки и их эксплуатация [Текст]: учеб. для образоват. учреждений нач. проф. образования / Б. А. Соколов.-З-е изд., стер.-М.: Академия, 2008.-428, [1] с.: рис.-(Начальное профессиональное образование).-Библиогр.: с. 423-424.-15ВЫ 978-5-7695-4933-5.

Рассмотрены принципы работы и конструкции котельных агрегатов, их основных элементов и вспомогательного оборудования. Приведены сведения об энергетических топливах и организации их сжигания, освещены вопросы подготовки воды на тепловых электрических станциях, дано описание ряда контрольноизмерительных приборов и схем автоматического регулирования котлов. Большое внимание уделено вопросам эксплуатации котельных агрегатов и вспомогательного оборудования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.