Жылу электр станцияларының атмосфераға тасталатын ластағыш заттарын есепке алу

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Жылу электр станцияларының атмосфераға тасталатын ластағыш заттарын есепке алу.

Жоспар:

I. Кіріспе

II. Негізгі бөлім:

1. Жылу электр станциялары
2. Жылу қондырғыларының жұмысы

3. Тастандылардың құрамы

III. Қорытынды

IV. Пайдаланылған әдебиеттер

Жылу электр станцияларының атмосфераға тасталатын ластағыш заттарын есепке алу.

ЖЫЛУ ЭЛЕКТР СТАНСАСЫ (ЖЭС) - органикалық отынды жағу кезінде бөлініп шығатын жылу энергиясын түрлендіру нәтижесінде электр энергиясын өндіретін электр стансасы. ЖЭС пайдаланатын отын түріне қарай - қатты, сұйық, газ тәрізді және аралас типті отынмен жұмыс істейтін ст-ларға, жылу қозғалтқыштарының түріне қарай - бу турбиналы, газ турбиналы (ГТЭС) және іштен жану қозғалтқышты (дизельді) ст-ларға, өндірілетін энергия түріне қарай - конденсациялық электр ст-лары (КЭС немесе МАЭС - Мемл. ауданаралық электр ст-лары) және жылу электр ст-лары (жылу электр орталықтары - ЖЭО), қуат беру графигі бойынша - базалық (жыл бойы біркелкі жүктемемен жұмыс істейтін) және пиктік (күрт өзгермелі жүктеме графигімен жұмыс істейтін) ст-лар болып бөлінеді. Кейде ЖЭС-терге шартты түрде атом электр ст-ларын, күн электр ст-ларын, геотермиялық электр ст-ларын да жатқызуға болады. ЖЭС-тердің электрлік жабдықтарына синхронды генераторлар, генератор кернеуінің таратқыш құрылғылары, жоғарылатқыш, бақылау, өлшеу және басқару аспаптары мен қосалқы жабдықтары, т. б. жатады. Орган. отын (көмір, мұнай, газ) қорларының мол болуына байланысты Қазақстанда салынған электр ст-лардың басым көпшілігі (барлық электр ст-лар қуатының 87, 6%-ін өндіреді) жылу электр ст-лары болып табылады. Қазақстанның ЖЭС-терінің жиынтық қуаты 1999 ж. шамамен 16000 МВт-қа, оның ішінде КЭС-терде 8630 МВт-қа (ғ1 Екібастұз МАЭС-і - 4000 МВт, Ақсу МАЭС-і - 2400 МВт, Жамбыл МАЭС-і - 1230 МВт, ғ2 Жамбыл МАЭС-і - 1000 МВт, Маңғыстау энергокомбинатының ғ1, 2 ЖЭС-тері - әрқайсысының қуаты 630 МВт-тан, ЖЭО-лардың қуаты 5694 МВт-қа, ГТЭС-тердің қуаты 192 МВт-қа (Теңіз ГТЭС-і - 144 МВт, Жаңажол ГТЭС-і - 48 МВт) жетті.

Күннен-күнге дүние жүзі бойынша жылу және электр энергиясы өндірісі қарқынды өсіп келеді. Кез келген мемлекеттің өндірістік күштерінің дамуы энергетикаға байланысты. Электр энергиясының негізгі ірі тұтынушысы өндіріс болып табылады. Энергетиканың арқасында ауыл шаруашылығы, көлік жүйесі мен тұрғын үй кешендері үздіксіз жұмыс істей алады. Сонымен қатар, экономиканың дамуы да тікелей энергетикаға байланысты.

Тәуелсіз елдер ішіндегі Қазақстанның энергетика саласында алатын орны өте жоғары, себебі Қазақстанның көптеген аймақтарында энергетикалық қорлар жеткілікті, атап айтқанда қатты отындар (көмір) . Қазіргі кезде Қазақстанның энергетикалық қуаттылығы табиғи отындарды пайдаланатын жылу электр станцияларына негізделген .

Жылуды тұтынушыларға Кентау қаласындағы барлық өндіріс өнеркәсіп орындары - Кентау экскаватор мен трансформатор зауыттары мен қаланың әкімшілік басқару орындары және Кентау қаласының 334 тұрғын үйлері жатады. Қысқы мерзімде электрлік жүктеме графигімен және жылулық жүктемелермен жұмыс істейді.

Кентау ЖЭО-ның ең үлкен жүктемесі бойынша отын теңестігі мен отын шығысы, оның ішінде: көмір - 93%, мазут - 7%.

Кентау ЖЭО-ның станциясы төрт бөлімнен құрылған:

- Станция N1, ПР-5-35-10-1, 2 электрлік қуаты- 5000 кВт, жылулық қуаты 33 Гкал/сағ.

- Станция N2, ПР-6, электрлік қуаты-6000 кВт, жылулық қуаты 31, 1 Гкал/сағ.

- Станция N3, ПР-8, 5-35/0, 58 электрлік қуаты 8500 кВт, жылулық қуаты 30, 8 Гкал/сағ.

- Станция N4, ПР-10-35/2, 5 электрлік қуаты 10 000 кВт, жылулық қуаты 40, 8 Гкал/сағ.

Қазақстанның қайраттық дамуының негізгі мәселесі - электрлік қуатын өсіріп тәуелділігін жою мен электрлік пен жылулықты тиімді өндіріп, тұтынушыларды сапалы қамтамасыз ету және қоршаған ортаны қорғау.

Қоршаған ортаның ластануы - тек табиғи ортаны ғана емес, адам ағзасына кері әсер етудің салдарынан түрлі аурулардың тууына себепші фактор болып табылады. Ғылыми-техникалық революцияның дамуы - экономикалық пайда көзі болғанымен, оған қоса көптеген елдер мен қалалардың экологиялық дағдарысқа ұшырауына әкеліп соқтыруда.

Жылу қондырғыларының жұмысы барысында олардың қоршаған ортамен байланысы маңызды. Жылу электр станцияларының және қазандықтардың жұмысының жылу энергияларының өндірісінің әртүрлі сатыларында қоршаған ортамен әсерін қарастырайық.

Органикалық отындарды өндіруде жергілікті орынның ландшафты, үйінділердің түзілуі, атмосфераның, судың ластануы және т. б. өзгерістердің болуы мүмкін.

Өндірілген отынды тұтынушы орынға жеткізу барысында, атмосфера мен топырақтың ластану салдарынан отынның белгілі бір мөлшері жоғалады.

Органикалық отынды жағу барысында азоттың, күкірттің, көміртегінің оксидтері және басқа да заттар түзіледі. Көміртегі оксидінің түзілуі жану процесіне тікелей байланысты. Күкірттің оксидінің түзілуі- отынның түріне және жану процесіне, ал азот оксидінің түзілуі - жану түріне және жану зонасына ауаны беруге байланысты.

Қатты отынды жандыру барысында атмосфераға газды тастандылардан басқа күл, түтінді газды микробөлшектер түзіледі. Бұл микробөлшектер әртүрлі улы заттар, мысалы мышьяк, кальцийдің бос оксиді, сонымен қатар канцерогенді заттардан және қосылыстардан тұрады [2, 3] .

Түтінді газдардан қатты денелерді ұстап қалу үшін әртүрлі конструкциялы күл ұстағыштар қолданылады. Олар: циклондар, фильтрлер, электрфильтрлер және т. б. Күл ұстағыштардың тиімділігі 85-99%-ға жетеді. Мазутты жағу барысында қазандықтың коррозиясын төмендету үшін отынға магнийді қосады, бұл өз кезегінде қоршаған ортаға жаңа зиянды қосылыстардың түсуіне әкеліп соғады.

Қуаты 1 000 МВт жылу электр станцияларының жыл бойы барысында қоршаған ортаға мазутты немесе көмірді немесе табиғи газдарды қолдану барысындағы тастандылардың құрамы бойынша отынның шығыны 1-кестеде келтірілген.

Кесте 1- Тастандылардың құрамы бойынша отынның шығыны

Көрсеткіш

Мазут *

Көмір**

Көрсеткіш: Жыл бойындағы отынның шығыны

Мазут *: 1, 57· 106 т

Көмір**: 2, 3· 106 т

Тастандылар,

млн. кг/жыл

күкірт оксиді

азот оксиді

қатты бөлшектер

гидрокарбонаттар

көміртегі оксиді (IV)

52, 66

21, 7

0, 73

0, 67

0, 08

139

20, 88

4, 49

0, 52

0, 21

Ескерту: * 1, 6 % отынның құрамындағы күкірттің мөлшері

** 3, 5 % отынның құрамындағы күкірттің мөлшері

Жылу электр станцияларында шаң тәрізді қатты отынның жануы нәтижесінде түзілетін күл мен шлак өнеркәсіп қалдықтарының бірі болып табылады. Еліміздегі ірі отын-энергетикалық базалардың жылдам, өрістеп дамуы, қоры миллиондаған тоннаға жететін ЖЭО-ның күлдерін көмудің проблемасын туындатып отыр. Осыған байланысты ЖЭО-ның күлдерін көму проблемасы жыл өткен сайын маңызды болып отыр.

Қазақстанда, сонымен қатар орта Азия мен Ресейдің көптеген облыстарында кірпіш өндірісіне жарамды балшықтың қоры өте аз, шектелген немесе мүлдем жоқ. Осымен бір уақытта, керамика өнеркәсібіндегі шикізаттың 3/2 бөлігін күлдің минералды бөлігі қамтамасыз ете алады, ал оның құрамында қалған отын-энергетикалық ресурстарды үнемдейтін көз ретінде қалады. Қазақстанның және Орта Азияның көптеген кірпіш зауыттарында шикізат түрінде лесс тәрізді саз пайдаланылады. Одан жасалған кірпіш аязға төзімсіз болады. Сондықтан да керамикалық қабырғалық материалдар өндірісінде қажетті шикізат мәселесі Қазақстан үшін ғана емес, сонымен қатар ТМД-ның көптеген аумақтарына да тән. Ол өзекті мәселені шешу үшін керамикалық қабырғалық материал өндірісінде ЖЭО-ның күлдерін және құрамында отыны бар шикізатты пайдалану болып табылады. Бұл, өз кезегінде керамика өнеркәсібінің шикізатты базасының кеңеюін, көмірдің кешенді қайта өңделуінің қалдықсыз технологиясын жасалуын және қоршаған ортаның бірқатар экологиялық мәселелерінің шешімдерін қамтамасыз етеді.

ЖЭО-ның күлі заттық құрамы бойынша сазды шикізаттан майда дисперстілігімен ерекшеленеді. Бұл ерекшеліктер компоненттердің фазалық айналымына және күл-керамикалық материалдардың құрылымының қалыптасуына әсер етеді, сонымен күлдің негізгі және құрамында отыны бар керамикалық шикізат ретінде жарамдылығының критерийлерін анықтау керек. Ангрен, Ош және Екібастұз бассейіндеріндегі қоңыр-қызыл, тасты көмірлердің күлдерінің химиялық құрамының орташа мәні 2-кестеде берілген. ЖЭО күлдерінің химиялық құрамының біркелкілігі орташа арифметикалық мәнінің (х), орташа квадратты ауытқудың (s) және вариант коэффициентінің (v) статистикалық көрсеткіші бойынша бағаланады.

Жүйелі зерттеулер көрсеткендей, алюминий және кремний оксидтерінің көп мөлшері бар (75-95%) күлдерден алынған, 10-60 МПа беріктікке ие керамикалық қабырғалық материалдар алу мүмкіндігі айқындалған. Жоғарыда аталған оксидтердің өте аз мөлшері бар күлдерден алынған (30-50%) керамикалық материалдардың сыққандағы беріктік шегі не бары 2-6 МПа ғана құрайды. Күлдегі Al ₂ О ₃ және SiO ₂ оксидтерінің аз мөлшері балқыманың пісу интервалына (спекание) және төмен тұтқырлығына (вязкость) байланысты термоөңдеу процесі қиындап, өнімнің бірыңғай қыздырылмауына алып келеді: өнімнің беткі жағындағы кейбір учаскелердің балқып кетуі және ісінуі, төменгі жағының жеткіліксіз күйдірілуі, оның негізгі шикізат ретінде жарамсыздығын анықтайды. Осыған байланысты, Аl ₂ O ₃ +SiO ₂ (75-95%) көп мөлшері бар ЖЭО-ның күлдері, керамикалық материалдар өндірісінде жарамды деп есептеліп, бірінші класқа, ал Аl ₂ O ₃ + SiO ₂ (30-50%) болатын күл, шикізат ретінде жарамсыз болып табылады және екінші класқа жатқызылады.

Күл керамикалық материалдардың құрылымына карбонатты қосындылар мен бос кальций оксиді түрінде болатын СаО-нің мөлшері (1-8, 5 және 35-50%) анағұрлым ауытқу тудырады. Қарастырылып отырылған бассейндердің көмірлерінің күлдерінде СаО-нің 8, 5-нан 30%-ға дейінгі айырмасы жоқ. Құрамында 4, 5%-дейін СаО бар күлдер, алдын-ала өңдеуді қажет етпейтін бастапқы шикізат ретінде пайдаланылады. Мұндай күлдер бірінші кластың бірінші тобына жатады. Екінші топқа, құрамында 4, 5-8, 5% СаО бар күлдер жатады. Оларды алдын ала карбонатты қосындыларының өлшемдеріне (10 ^{-3 м} ) дейін майдалау керек. Құрамында 30-50% СаО бар күлдер керамикалық материалдар алуға жарамсыз болып табылады. СаО-нің көп мөлшері бар күлдерден алынған қоспаларды ылғалдау және өңдеу процестері гидратацияның экзотермиялық реакциясы арқылы жүреді де, бөлінген жылу массаны кептіріп, нәтижесінде ол үгіледі, бұл өз кезегінде өнімді қалыптауда қиындықтар тудырады.

Бірінші кластың күлдері екінші кластың күлдерінен күкірттің аз мөлшерімен ерекшеленеді, екінші кластың күлдерінің құрамында SO ₃ көп мөлшерде (3, 9%-ға дейін) болады. Екібастұз, Ангрен көмірлерінің құрамында сілтілік металдардың оксидтерінің мөлшері төмен (0, 9% дейін), ал Карағанды көмірлерінің күлдерінде бастапқы отынның құрамына байланысты жоғары (2, 2-3, 5%) болып келеді. Бірінші класс күлдерінде сілтілік металдардың және магнийдің сульфаттарының жиынтығы шамамен 0, 093% құрайды.

Күлдің негізгі қасиеттерінің бірі, оны құрамында отыны бар керамикалық материал ретінде пайдалануға мүмкіндік беретін - жылулық қабілеттілігі. Жанғыш қазбалар институты (Мәскеу қ. ) анықтағандай, әр түрлі ЖЭО-ның күлдерінің жылулық қабілеттілігі 1470-тен 6594 кДж/кг арасында ауытқиды, көміртегінің мөлшері - 4, 36-19, 54% құрайды. Күлдер, қалдық отынның мөлшері бойынша бірінші және екінші топқа бөлінеді. Құрамында 8% қалдық отыны бар күлдерді пайдаланғанда шихтаның құрамына майдаланған көмір қоспайды. Бұл күлдер бірінші топқа жатады да, оған Ангрен, Екібастұз, бассейндері көмірлерінің күлдері кіреді. 8%-дан жоғары қалдық отыны бар күлдер екінші топқа жатады да, оларға Қарағанды бассейндерінің көмірлерінің (бір бөлігі) күлдері кіреді.

Күл керамикалық қабырғалық материалдар алынатын, құрамында отыны бар және керамикалық шикізат ретінде пайдаланылатын күл келесі негізгі талаптарға жауап беруі тиіс: алюминий мен кремнийдің жоғары температуралы оксидтерінің тұрақты мөлшері болуы керек, олардың вариация коэффициенті 10%-дан аспауы қажет; Аl ₂ О ₃ мөлшері 20%-дан аз болмауы, Аl ₂ О ₃ пен SiО ₂ -нің қосындысы 75-95% шегінде болуы керек; карбонатты қосындылардың тығыз тас тәрізді дәндерінің мөлшері 1, 0 мм жоғары; СаО-ның мөлшері 8, 5%, SО ₃ -1%-дан аспауы керек; алюмосиликатты құрамдағы шынылы фазасының мөлшері 10-65% шегінде болуы тиіс .

Керамикалық қабырғалық материалдар өндірісінің шикізат базасын кеңейту өте маңызды болып табылады. Осыған байланысты, өнеркәсіп қалдықтары, соның ішінде бағалы қасиеттерге ие ЖЭО-ның күлдері әртүрлі құрылыс керамикалық материалдарды жасауда жарамды және арзан шикізат қоры болып табылады (өнеркәсіп қалдықтарының көтерме бағасы технологиялық өнеркәсіптік қалдықтар үшін бекітілген тәртіп бойынша көтерме бағасына сәйкес толыққанды шикізат пен материалдан әлдеқайда арзан болуы тиіс) .

ЖЭО-ның күлдерін жоғарыда аталған мақсатта пайдаланудың халықтық-шаруашылықтық маңызы өте зор. Өнеркәсіптік, тұрғын-үй және ауылшаруашылық құрылыс нысандарын беріктігі (100-300 маркалы), аязға төзімділігі (Мрз = 50) жоғары және салыстырмалы түрде төмен тығыздыққа (1100-1600 кг/м ³ ) ие эффективті қабырғалық материалдармен қамтамасыз ету мүмкіндігі туып отыр. Күлді керамикалық және құрамында отыны бар шикізат ретінде пайдалану, керамикалық кірпіштің құрамындағы дефицитті саздың мөлшерін 85%-ға дейін (салмағы бойынша) алмастыруға және қымбат ұнтақталған көмірді енгізбей-ақ технологиялық отынды 1, 3-2, 2 есеге үнемдеуге мүмкіндік береді.

Керамикалық құрылыс материалдары өндірісінде технологиялық отынды үнемдеудің эффективті көзінің бірі - құрамында толық жанбаған көмірдің бөлшектері бар ЖЭО күлдерін (шихтада 85% дейін) пайдалану.

Күл керамикалық қабырғалық материалдар отынды аз пайдалану және төмен тығыздыққа сәйкес өздерінің физика-механикалық қасиеттері бойынша саз сияқты дәстүрлі шикізаттан әлдеқайда асып түседі. Бұл жағдайда шихтадағы күлдің түрі (көміртегінің мөлшері 8-19%) мен мөлшеріне (60-86%), сонымен қатар күлді керамикалық бұйымдардың күйдірілу жағдайларына байланысты отынның шығыны анағұрлым қысқарады.

Күлді керамикалық қабырғалық материалдарды күйдіргенде, майда дисперсті коксты және жартылай коксты көміртегі түрінде болатын ЖЭО күлдеріндегі қалдық отынның мөлшері отынның үнемделу факторын анықтайды. 350-1050 ⁰ С температурада шикі кірпіштегі көміртегі толығымен жанып, бұйымның біркелкі күйдірілуіне және отынның жалпы шығынының төмендеуіне алып келеді.

Бұйымның беткі жағынан басталатын жану процесі оттегінің келуіне қарай біртіндеп бұйымның ішіне енеді. Бұл кезде көміртегінің белсенді жануы 850-1050 ⁰ С іске асады, ал жану жылдамдығы үлгінің өлшемі (қалыңдығы) мен тығыздығына кері байланыста, сонымен бірге күлді балшықты қоспадағы балшықтың созымдылығы мен мөлшеріне байланысты болады. Температураның одан әрі жоғарылауы (1050 ⁰ С-ден) бұйымдағы сұйық фазаның байқалуымен түсіндірілетін жану интенсивтілігінің төмендеуіне алып келеді.

Күлді керамикалық материалдың құрамындағы көміртегінің жануы нәтижесінде үнемделетін отынның мөлшері келесі формуланың көмегімен анықталады:

DВ = K ₃ /100 M _С Q ^p ₃ W _nв /100 Q _{шарттты отын} = K ₃ M _С Q ^p ₃ W _nв / 29, 31 · 10 ⁷

Мұнда K ₃ - шихтадағы күлдің мөлшері, %; M _С - абсолютті құрғақ күлді 1000 дана кірпіштің орташа салмағы, кг; Q ^p ₃ - күлдің жылу жасау қабілеттілігі, кДж/кг; W _nв - күлді керамикалық материалдарды күйдіргенде күлдің қалдық отынының толық жануы, %; Q _{шарттты отын} - шартты отынның жылу жасау қабілеттілігі, 29310 кДж/кг.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.