CC BY
159
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
КОМПЛЕКСНОЕ СНИЖЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ НА ТЭЦ Жабалова Г.Г.1, Онищенко О.Н.2, Леликова О.Н.3 Email: Zhabalova636@scientifictext.ru
'Жабалова Гульнара Газизовна — кандидат технических наук, профессор;
2Онищенко Ольга Николаевна - магистр технических наук, старший преподаватель;
3Леликова Ольга Николаевна - магистр технических наук, старший преподаватель, кафедра энергетики, автоматизации и вычислительной техники, Карагандинский государственный индустриальный университет, г. Темиртау, Республика Казахстан
Аннотация: в статье приведены основные мероприятия по борьбе с вредными выбросами на ТЭЦ от золы, БОх, NOх, рассмотрена глубокая комплексная очистка дымовых газов на котлах ТП-'З ТЭЦ-ПВС АО «АрселорМиттал Темиртау». Предложено заменить золоуловители на котле ТП-'З, на электроциклоны типа «ЭЦВ-100» нового поколения, подходящие по параметрам и габаритам, а также использовать малозатратную СНКВ-технологию. Работа является частью основного проекта ТЭЦ-ПВС АО «АрселорМиттал Темиртау» по увеличению степени очистки уходящих газов и уменьшению вредных выбросов в атмосферу от котлов ТП-'З. Ключевые слова: энергетика, вредные выбросы, парогенератор.
COMPLEX REDUCE OF EMISSIONS AT HEAT POWER STATION Zhabalova G.G.1, Onishchenko O.N.2, Lelikova O.N.3
'Zhabalova Gulnara Gazizovna — Candidate of Engineering Sciences, Professor; 2Onishchenko Olga Nikolaevna - Master of Engineering Sciences, Senior Lecturer;
3Lelikova Olga Nikolaevna - Master of Engineering Sciences, Senior Lecturer, DEPARTMENT OF ENERGY, AUTOMATION AND COMPUTER ENGINEERING, KARAGANDA STATE INDUSTRIAL UNIVERSITY, TEMIRTAU, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: the article describes the main measures for the fight against harmful emissions at the HPS from ash, SOx, NOx, considered deep and comprehensive cleaning of flue gases on boilers TP-'З of HPSat steam-air blowing station of ArcelorMittal Temirtau JSC. It was suggested to replace the ash collectors at the boiler TP-13 to electrocycle type "Vertical Electrocycle- 100 " of new generation with suitable dimensions, as well as using of inexpensive sodium silicate binder technology. The work is part of the main project of heat power station of ArcelorMittal Temirtau JSC increase the degree of purification of exhaust gases and reduce harmful emissions into the atmosphere from boilers of TP-'3. Keywords: energy, emissions, steam generator.
УДК 66.074
К числу важнейших проблем, стоящих перед энергетиками развитых в промышленном отношении стран, прибавилась проблема снижения вредных выбросов и в том числе оксидов азота NOx, образующихся при сжигании органического топлива в топках котлов.
Основные мероприятия по борьбе с вредными выбросами: глубокая очистка дымовых газов на ТЭС от золы, SO„ NNO„ предварительная переработка топлива перед сжиганием с целью извлечения сернистых соединений; рациональное ведение топочного процесса в ПГ ТЭС для снижения образования NOх; устройство высоких дымовых труб, создание санитарных зон вокруг станции.
Для ТЭЦ-ПВС АО «АрселорМиттал Темиртау» нормативный выброс NOx в атмосферу составляет 250 мг/м3. Кроме того, оксиды азота участвуют в образовании фотохимического тумана-смога, кислотных дождей, опасных для здоровья человека. Суммарный выброс оксидов азота достаточно велик, а ТЭС принадлежит одно из первых мест среди источников загрязнения атмосферы оксидами азота.
В данное время существует достаточно много способов снижения выбросов NOx в дымовых газах. Все они делятся на две основные группы: технологические методы и методы очистки дымовых газов от оксидов азота.
Существует очень много методов для снижения удельных выбросов оксидов азота. В представленной статье предлагается использовать малозатратную СНКВ-технологию.
Принципиальная технологическая схема СНКВ-установки включает в себя станционную емкость объемом 200 м3 для хранения аммиачной воды, расположенную на значительном расстоянии от производственных помещений, две расходные емкости рабочим объемом 13 м3 каждая, размещенные рядом с котельным цехом, и два насоса-дозатора производительностью 200-1600 и 200-1200 м3/ч для подачи аммиачной воды в смеситель. Последний размещен непосредственно в котельном цехе и представляет собой трубу Вентури, в которой происходят испарение аммиачной воды и образование пароаммиачной смеси - до 18 т/ч. Последняя поступает в коллектор, откуда растекается по 20 вертикальным трубам (общее число отверстий 1003 диаметром 2^3,5 мм, углы осей отверстий к потоку составляли 1200и 2500), установленным в поворотной шахте газохода перед фестоном. Каждая труба такой раздающей гребенки имеет на своей цилиндрической поверхности систему перфораций различного диаметра, позволяющую создать расчетный профиль расхода аммиака, вводимого в поток дымовых газов. Исходный пар давлением р=1,3 МПа и температурой 1=280°С поступает в систему через задвижку. Предусмотрен насос для перекачки аммиачной воды в станционную и расходные емкости, а также запорная и регулирующая арматура, необходимая для управления [1, с. 70].
На ТЭЦ-ПВС в котельном цехе можно установить все три емкости: емкость объемом 200 м3 - под газоходом перед первой дымовой трубой или после нее; емкости объемом 13 м3 - на отметке 2 метра между 14 и 21 кольцевыми эмульгаторами.
СНКВ - процесс протекает при температуре 900 - 11500С по цепному разветвленному механизму, который может быть описан тремя реакциями:
4К0+4ЫН3+02=4К2+6Н20, (1) 4ЫН3+502=4К0+6Н20, (2) 4ЫН3+302=2Ы2+6Н20. (3)
Существует несколько способов раздачи реагентов (аммиака или аммиачной воды).
В результате исследований и технико-экономических анализов для крупных энергетических котлов (ТП-13, ТП-87) оптимальным является ввод аммиачной воды с паром или воздухом через систему раздающих труб, размещенных в зоне температур 900-1100°С. Этот способ раздачи наиболее просто реализуется при использовании аммиака или аммиачной воды, может быть применен и карбамид (но он должен быть конвертирован до аммиака, как это делается на зарубежных ТЭС) [2, с. 73].
При выборе технологического метода снижения выбросов Ы0Х необходимо учитывать, что котел ТП-13 ТЭЦ-ПВС АО «АрселорМиттал Темиртау» относится к котлам с твердым шлакоудалением с достаточно высоким уровнем температур (до 1600 0С в ядре горения). Но в то же время, эта температура находится в переходной зоне. Эта зона ограничивается температурой в 1530°С, ниже которой практически не происходит образование термических N0^ Отсюда следует, что для снижения выбросов оксидов азота котлом ТП-13 нецелесообразно снижать температурный уровень: в этих котлах практически все N0x образуются из азота топлива, и поэтому снижать их образование следует изменением концентрации окислителя в той зоне, где происходит воспламенение и горение летучих. При внедрении технологических методов снижения выбросов N0x приходиться считаться не только с их эффективностью, но и с опасностью такого изменения топочного процесса, которое может вызвать шлакование экранов, высокотемпературную коррозию или существенное увеличение потерь с химической и механической неполнотой сгорания.
В проекте предусмотрена подача аммиачной воды с коксохимпроизводства, которую можно транспортировать по трубопроводам и автомобильным транспортом.
Вторая большая пролема на ТЭЦ - это золовые выбросы.
При работе котла на твердом топливе должна быть обеспечена бесперебойная работа золоулавливающей установки.
Анализ спектров атмосферного воздуха показывает присутствие углеводородов в концентрациях, превышающих ПДК (предельно допустимая концентрация) в десятки и сотни раз. Наряду с местными загрязнениями антропогенное воздействие на атмосферу может иметь крупные региональные, и даже глобальные последствия.
На основе циклонов НВГЦ и НВГК и электрофильтров разработаны электроциклоны ЭНВКЦ и ЭНВГК, которые вобрали в себя достоинства компактного центробежно-электрического аппарата.
Электроциклон имеет высокую эффективность улавливания (99,9%) при скоростях на входе до 15-17 м/с. Эффективность улавливания при повышенной скорости на входе 24 м/с может достигать значений 99,5% при установке профилированных элементов на осадительный электрод. Пылеунос при установке профилированных элементов на осадительный электрод снижается в 4 раза [4].
Центробежно-электрический пылеуловитель - электроциклон (ЭЦВ) сочетает в себе достоинства пылеуловителей двух типов: простого по конструкции электроциклона и высокоэффективного электроосадителя - электрофильтра.
Осаждение взвешенных частиц в ЭЦВ осуществляется под одновременным воздействием двух сил - центробежной и электрической. Это способствует высокой степени очистки газов, равной 99,5 ... 99,9% при габаритах и массе аппарата в 2 ... 2,3 раза меньшей, чем у электрофильтров.
В цилиндрическом корпусе аппарата размещена система осадительных электродов в виде концентрических цилиндров. Запыленный газовый поток движется по криволинейным каналам со скоростью 15 ... 17 м/с. Осадительные и коронирующие электроды собираются из элементов специальной формы, серийно выпускаемых заводом газоочистительного оборудования. Имеют достаточно малые габариты и высокую надежность. В электроциклоне на очистку пылегазовых потоков расход электроэнергии значительно меньше, чем при применении газоочистных аппаратов других типов.
Концентрация взвешенных частиц в очищаемых газах может быть от нескольких г/м3газа до 100 г/м и более, а их температура может достигать 500 С и выше. Пылегазоочистка может быть как сухой, так и мокрой.
Вместе с тем, надо отметить присущие электроциклонам некоторые недостатки. В этих электроциклонах могут осаждаться только вещества находящиеся во взвешанном состоянии, т.е. в виде пыли или тумана, но в электроциклоне нельзя отделить один газ от другого или отделить от пара без предварительной конденсации этого пара, без применения химической реакции. Не все хвостовые продукты могут быть эффективно уловлены в электроциклоннах в связи с их физико-химическими свойствами. К таким хвостовым продуктам относятся сажа, возгон окиси цинка, зола дымовых газов.
Очищенные газы имеют температуру 70-80°С и близкую к 100% относительную влажность, поэтому для исключения образования конденсата на стенках сборного короба, выходного газохода, в дымососе, дымовой трубе и предупреждения сернокислотной коррозии, в газоход подается горячий воздух из воздухоподогревателя котла [3, с. 73].
Современные электроциклоны на золе котельных - агрегатов могут работать с коэффициентами очистки газа - 0,99% - 0,99,6%, что позволяет при небольшой потере давления (250-350 Па) получать концентрации золы в очищенных газах, обеспечивающие санитарные нормы [3, с. 74].
Работа является частью основного проекта ТЭЦ-ПВС АО «АрселорМиттал Темиртау» увеличения степени очистки уходящих газов и уменьшения вредных выбросов в атмосферу от котлов ТП-13.
Цель - определить техническую возможность установки новых электроциклонов, в ячейки демонтируемых золоуловителей на котле ТП-13 и использование СНКВ - технологии, экономическую целесообразность, воздействие на состояние окружающей среды.
Проектные характеристики, определенные техническим заданием: производительность по газу-100тыс. м3/ч; температура газов на входе -145°С; аэродинамическое сопротивление ЭЦ 1,6-2кПа; расход электроэнергии, - 0,8 кВт на 1000 м3/ч газа, степень золоулавливания 99,6%.
Предложено заменить золоуловители на котле ТП-13, на электроциклоны типа «ЭЦВ-100» нового поколения, подходящие по параметрам и габаритам, с расходом влажного газа на электроциклон 98000м3/ч, с температурой газов перед электроциклоном Т=120°С, с разряжение в системе р=5кПа, с температурой газов после электроциклона Т=70-80°С и степенью золоулавливания равной 99,2%.
Устанавливаемые электроциклоны по некоторым из параметров превосходят заменяемые скруббера, а именно новый электроциклон снижает колличество вредных выбросов в атмосферу данных элементов: М^ =1394,55 10-3т/год; М ТВ =1328 т/год; MSQ2 = 4475,86т/год;
М NO =2042 т/год; МСО =25536,8 т/год.
С точки зрения экономики комплексный проект по снижениею вредных выбросов целесообразен так как: капитальные затраты на модернизацию составляют 75 млн тг; годовой экономический эффект 50 млн тг; срок окупаемости 2 года.
Список литературы / References
1. Котлер В.Р., Резниченко Ю. Опыт фирмы ЕЕК. (США) по снижению выбросов оксидов
азота и сернистого ангидрида на пылеугольных котлах. Теплоэнергетика, 1993. № 8. С. 69.
2. Котлер В.Р. Технология одновременного снижения выбросов оксидов азота и серы на пылеугольных котлах на ТЭС. Теплоэнергетика, 2002. № 1. С. 72-75.
3. Котлер В.Р. Новые технологии малотоксичного сжигания на угольных электростанциях в США. Теплоэнергетика, 2000. № 4. С. 72-75.
4. Титов А.Г. Снижение вторичного уноса в электроциклоне // Инженерный вестник Дона. [Электронный ресурс], 2012 № 4. Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p1y2012/1271/ (дата обращения: 03.09.2017).
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ
ГАШЕНИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Джунуев Т.Т.1, Таабалдиева Н.Д.2 Email: Dzhunuyev636@scientifictext.ru
'Джунуев Тимур Тилегенович - старший преподаватель; 2Таабалдиева Нурзат Дуйшоновна - кандидат технических наук, доцент,
кафедра электроэнергетики, Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова, г. Бишкек, Кыргызская Республика
Аннотация: общая теория асинхронных режимов синхронных машин в литературе рассматривалась неоднократно. Однако многое в этом вопросе оставалась невыясненным, о поведении синхронных машин при асинхронных режимах до последнего времени существовало мнение, что момент, развиваемый синхронным генератором, при асинхронном режиме незначительный.
Этот вывод распространяется как на явнополюсные, так и неявнополюсные генераторы, т.е. считалось, что асинхронный режим для всех синхронных генераторов недопустим. Считалось, что генератор, потерявший возбуждение, в асинхронном режиме сможет отдавать активную мощность, близкую к номинальной, только при скольжении 2-5%. При таких скольжениях в роторе будут иметь место потери, в несколько раз превышающие нормальные потери, поэтому такой режим считался опасным для машин. Практически это выражалось в том, что при потере возбуждения требовалось немедленное отключение от сети синхронных генераторов, установка для этой цели специальных защит, блокировок и т.п. Так, например, при случайном отключении автомата гашения поля тут же шла команда на отключение генератора, предписывалось немедленное отключение генераторов при всех прочих причинах потери возбуждения. Данная статья посвящена вопросу гашения магнитного поля ротора при потере возбуждения. Ключевые слова: математическая модель, генератор, мощность, потеря, возбуждение, ротор, гашение, магнитное поле.
MATHEMATICAL MODEL OF A SYNCHRONOUS GENERATOR IN THE FIELD OF THE MAGNETIC FIELD Dzhunuyev T.T.1, Taabaldieva N.D.2
Dzhunuev Timur Tilegenovich - Senior Lecturer; Taabaldieva Nurzat Duyshonovna - PhD, Associate Professor,
DEPARTMENT OF POWER ENGINEERING, KYRGYZ STATE TECHNICAL UNIVERSITY I. RAZZAKOV, BISHKEK, REPUBLIC OFKYRGYZSTAN
Abstract: the general theory of asynchronous modes of synchronous machines has been considered repeatedly in the literature. However, much remained unanswered in this matter, whose behavior under asynchronous regimes until recently existed the opinion that the instant developed by the synchronous generator is insignificant under the asynchronous regime.
This conclusion applies to both the pole-pole and the non-pole-pole generators, i.e. It was assumed that asynchronous operation for all synchronous generators is inadmissible. It was believed that the generator, which had lost its excitement, in asynchronous mode would be able to give off an active power close to the rated one, only with a slide of 2-5%. With such slip in the rotor, there will be losses several times higher than normal losses, so this mode was considered dangerous for machines. In practice this was expressed in the fact that, in the event of a loss of excitement, an immediate disconnection from the network of synchronous generators was required, installation of special
