Эколого-энергетическая оценка работы котлов малой мощности, используемых в железнодорожной отрасли

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

попав в окружающую среду, материалы обычно становятся загрязнителями. На сегодняшний день переработанные отходы и закончившие свой жизненный цикл изделия часто являются более дешевым источником многих веществ и материалов, чем источники природные.
Литература
1. Алехин Ю. А. «Экономическая эффективность использования вторичных ресурсов в производстве строительных материалов». М. С.И. 1988. 275 с.
2. Загурский В. А., Простяков A.B. «Перспективы повторного использования бетона. (Материалы, технология и конструкции для Нечерноземья)». Брянск, 1985. -с. 65.
3. Шевцов К. К. «Охрана окружающей природной среды в строительстве». М. 1994
Сидоров Ю. П. 1, Сафронова Д. С. 2
'-доктор технических наук, профессор, 2 аспирантка, МИИТ
ЭКОЛОГО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАБОТЫ КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ
Аннотация
В настоящей работе производится оценка негативного воздействия на атмосферу за счет выброса пыли и оксидов азота, серы и углерода. Приведены расчеты по 19 видам твердого топлива различных месторождений на территории России и при их сжигании в слоевых котлах малой мощности. А также для удобства сравнения негативного воздействия от выброса загрязняющих веществ в атмосферу, при сжигании топлив в котлах, используются понятие экобалльной оценки.
Ключевые слова: Котлы, твердое топливо, выбросы в атмосферу, экобаллы.
Sidorov Y.P.2, Safronova D.S.2 '-professor- 2PhD student, MUT
ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF POWER BOILER LOW POWER USED IN THE RAIL INDUSTRY
Abstract
In the present work is assessed the negative impact on the atmosphere due to emissions of dust and oxides of nitrogen, sulfur and carbon. Calculations for 19 different types of solid fuel deposits in Russia and they are burned in boilers layered low power. Also for your convenience the negative impact from the release of pollutants into the atmosphere by burning fuels in boilers, used the concept of ekoballnoy assessment.
Keywords: Boilers, solid fuel, emissions, ecopoints.
На предприятиях железнодорожного транспорта при получении тепловой энергии для систем теплоснабжения зданий и обеспечения технологических процессов в большинстве своем используются котельные установки с относительно небольшой теплопроизводительностью. Тепловая мощность таких котлов, как правило, не превышает 6,0 ГДЖ/час, что в паровом исчислении составляет около 2,5 т/час. В зависимости от территориального расположения котельной, а также возможностей получения и доставки топлива, для выработки тепловой энергии используются газ, мазут или твердое топливо, в том числе торф и дрова. Сжигание твердого топлива в котельных установках малой мощности осуществляется, как правило, слоевым способом с применением неподвижной или цепной подвижной решетки в топочной камере. В результате этого наблюдаются значительные потери тепловой энергии, а коэффициент полезного действия таких котельных агрегатов не превышает 70−80%. Используемый для сжигания уголь может поступать из различных источников месторождения и, как следствие, отличаться по своим физикохимическим характеристикам. В процессе сгорания углей, поступающих из различных месторождений, образуются вредные химические соединения, массовые количества которых существенно отличаются друг от друга. Это приведет к различным негативным влияниям на окружающую среду.
Поэтому, при выборе твердого топлива как источника обеспечения тепловой энергии, необходимо учитывать не только его энергетическую характеристику в виде удельной энергетической плотности, но и ущерб окружающей среде, наносимый как за счет выбросов загрязняющих веществ с дымовыми газами в атмосферу, так и за счет образования зольных остатков, которые необходимо передавать для утилизации на полигон. В настоящей работе представлены результаты расчетов негативного экологического воздействия на окружающую среду при сжигании углей из различных месторождений в слоевых топочных камерах котлов малой теплопроизводительности. В расчетах процессов сжигания в котельных установках были использованы каменные и бурые угли следующих месторождений: Бабаевское (Б), Назаровское (Б), Канское (Б), Подмосковное (Б), Челябинское (Б), Донецкое (АРШ), Кемеровское (ПС), Прокопьевско-Киселевское (СС), Егоршинское (А), Ленинское (Д), Анжеро-Судженское (ПС), Минусинское (Д), Междуреченское (Г), Карагандинское (ПЖ), Воркутинское (ПЖ), Интинское (Д), Кизеловское (Д), Черемховское (Д), Липовецкое (Д), Сучанское (ПЖ).
При выборе источников месторождения топлива нами преследовалась одна цель — охватить широкий спектр изменения как энергетических, так и физико-химических характеристик, чтобы оценить возможные пределы экологического негативного воздействия на окружающую среду при сжигании используемых видов топлива.
Для возможности сравнения энергетических и экологических показателей при слоевом сжигании твердого топлива из различных месторождений в малых котлах различных типов и паропроизводительности расчеты приведены к удельным показателям в пересчете на выработку в котельной установке тепловой энергии в размере 1 ГДж/час. Этот показатель соответствует паропроизводительности котла для использования в системе теплоснабжения в количестве 0,4 т/час. Результаты расчетов по оценке энергетических и экологических показателей слоевых котлов с паропроизводительностью до 1 т/час и коэффициентом полезного действия до 70% представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Энергетические и экологические показатели при сжигании углей в котлах с неподвижной решеткой, приведенные
к теплопроизводительности в 1 ГДж/час
№ Месторождение и тип топлива Удельный расход топлива В, кг/ГДж-час Удельные выбросы в атмосферу, М^ г/час Масса шлака Мш, кг/ч
no2 SO2 CO пыль
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Бабаевское (Б) 154,8 3,924 835 2668 7275 3,561
2 Назаровское (Б) 115,2 4,284 1245 2714 5688 2,606
3 Канское (Б) 96,84 4,356 522 2664 6008 3,869
4 Подмосковное (Б) 137,88 3,355 4219 2664 11 628 20,744
5 Челябинское (Б) 92,16 4,305 1159 2675 9288 13,66
6 Донецкое (АРШ) 56,88 4,147 1227 1307 7812 1,801
7 Кемеровское 54,00 4,284 486 1292 6804 1,134
49
(ПС)
8 Прокопьевско-Киселевское (СС) 50,74 4,248 367 1304 4945 0,281
9 Егоршинское (А) 58,68 4,208 421 1300 10 368 6,649
10 Ленинское (Д) 54,94 4,194 396 1304 7272 0,804
11 Анжеро- Судженское (ПС) 51,48 4,255 554 1307 5750 0,53
12 Минусинское (Д) 54,36 4,158 291 1296 5500 0,153
13 Междуреченско е (Г) 66,96 3,840 3736 2700 6550 10,72
14 Карагандинское (ПЖ) 64,80 3,978 932 1991 9180 7,02
15 Воркутинское (ПЖ) 58,32 4,061 421 1994 6800 4,047
16 Интинское (Д) 79,20 3,672 2707 2675 7070 12,561
1 2 3 4 5 6 7 8
17 Кизеловское (Д) 69,12 3,816 5720 2689 6649 11,668
18 Черемховское (Д) 74,16 3,769 666 2689 6300 9,644
19 Липовецкое (Д) 76,32 3,874 414 2685 7272 13,761
20 Сучанское (ПЖ) 60,48 3,967 436 2171 6372 7,841
Анализ данных таблицы 1 показывает, что худшим энергетическим показателям отвечают бурые угли, особенно Бабаевского и Подмосковного месторождения. Для выработки единицы тепловой энергии с использованием бурых углей требуются значительные массовые расходы, что приводит к дополнительным издержкам на транспортировку этого вида топлива к местам их использования. Наименьшими удельными расходами топлива отличаются антрациты и каменные угли Воркутинского и Сучанского месторождений. Однако, по удельным выбросам различных загрязняющих веществ в атмосферу и по объему образующихся шламов при сжигании рассмотренных топлив наблюдаются значительные расхождения. Так, в частности, по удельным выбросам диоксида азота значительных расхождений для всех видов рассмотренных топлив не наблюдается. По выбросам угарного газа увеличенные объемы соответствуют бурым и каменным углям Междуреченского, Интинского, Кизеловского, Черемховского и Липовецкого месторождений. Повышенные выбросы диоксида серы соответствуют углям с большим содержанием серы. К ним относятся бурые угли Подмосковного и Челябинского месторождений, Донецкий антрацит марки АРШ и каменные угли Междуреченского, Интинского и Кизеловского месторождений. Наибольшее количество выбросов пыли наблюдается при сжигании углей Подмосковного и Егоршинского месторождений. Учитывая, что все перечисленные загрязняющие атмосферу вещества обладают различными величинами предельно допустимых концентраций (ПДК), а, следовательно, и различным уровнем негативного воздействия на атмосферу, в настоящей работе была сделана попытка оценить негативное экологическое воздействие на атмосферу при выбросе различных загрязняющих веществ в процессе сжигания топлив единым экологическим показателем.
Для этой цели была использована система экобалльного учета выбросов загрязняющих веществ, учитывающая как качественные, так и количественные показатели.
Под единичной удельной величиной экобалла принимается единичное воздействие на атмосферу при выбросе 1 г окиси углерода. Удельные величины экобаллов, соответствующие выбросам 1 г диоксида азота, диоксида серы и угольной пыли, определяется по соотношениям максимально разовых значений ПДК окиси углерода и другого загрязняющего вещества. Так, например, удельная величина экобалла при выбросе 1 г диоксида азота составляет:
Удельные величины экобаллов для диоксида серы и угольной пыли составят, соответственно, 10 и 100 величин.
Зная удельные величины выбросов загрязняющих веществ в течение часа при тепловой нагрузке в 1 ГДж/час, можно определить суммарные величины экобаллов за счет выбросов в атмосферу при сжигании различных видов топлива.
Результаты расчетов по оценке негативного воздействия на атмосферу за счет выбросов загрязняющих веществ при сжигании различных видов топлива при условии выработки в котлах единицы тепловой энергии (1 ГДж/час) представлен в таблице 2.
Таблица 2 — Негативное воздействие на атмосферу в экобаллах в час___________________________________________
№ Месторождение и тип топлива Величины экобаллов от выброса Суммарная величина экобаллов
no2 SO2 CO пыль
1 2 3 4 5 6 7
1 Бабаевское (Б) 98 8350 2668 727 500 738 616
2 Назаровское (Б) 107 12 450 2714 568 800 584 021
3 Канское (Б) 109 5220 2664 600 800 608 793
4 Подмосковное (Б) 82 42 190 2664 1 162 800 1 207 736
5 Челябинское (Б) 108 11 590 6675 928 800 943 173
6 Донецкое (АРШ) 104 12 270 1307 781 200 794 881
7 Кемеровское (ПС) 107 4860 1292 680 400 686 659
8 Прокопьевско-Киселевское (СС) 106 3670 1304 494 500 499 580
9 Егоршинское (А) 105 4210 1300 1 036 800 1 042 415
50
10 Ленинское (Д) 105 3960 1304 727 200 732 569
11 Анжеро-Судженское (ПС) 106 5540 1307 575 000 581 953
12 Минусинское (Д) 104 2910 1296 550 000 554 310
13 Междуреченское (Г) 96 37 360 2700 655 000 695 156
14 Карагандинское (ПЖ) 99 9320 1991 918 000 929 350
15 Воркутинское (ПЖ) 101 4210 1994 680 000 686 305
16 Интинское (Д) 92 27 070 2675 707 000 736 837
17 Кизеловское (Д) 95 57 200 2689 664 900 724 884
18 Черемховское (Д) 94 6660 2689 630 000 639 443
19 Липовецкое (Д) 97 4140 2685 727 200 734 122
20 Сучанское (ПЖ) 99 4360 2171 637 200 643 830
В соответствии с оценкой негативного воздействия на атмосферу при сжигании топлив по системе экобаллов к наихудшим с точки зрения экологии следует отнести угли Подмосковного, Челябинского, Егоршинского и Карагандинского месторождений. Наилучшие экологические показатели по выбросам в атмосферу наблюдаются при использовании углей Назаровского, Миусского и Анжеро-Судженского месторождений.
Дополнительное негативное воздействие на окружающую среду оказывает и шлак, образующийся при сжигании углей. Так как в настоящее время уровень негативного воздействия на окружающую среду за счет образования угольного шлака в экобалльной системе не представляется возможным, то в рамках настоящей работы проведена экологическая оценка негативного воздействия на окружающую среду процессов горения различных видов твердого топлива в котлах малой производительности. При этом в основу экономической оценки были положены нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и нормативы платы за утилизацию угольного шлака на полигоны. При оценке платежей никакие повышающие коэффициенты, учитывающие место расположения котельной на территории РФ, а также за сверхнормативные выбросы не учитывались. Угольный шлак был отнесен к отходам 4 класса опасности.
Результаты эколого-экономической оценки ущерба, наносимого окружающей среде при использовании различных видов топлива, представлены в таблице 3.
Таблица 3 — Эколого-экономический ущерб окружающей среде от сжигания углей при удельной выработке тепловой энергии
1 ГДж/час
№ Месторождение и тип топлива Ущерб окружающей среде от выбросов в атмосферу, руб. /1 ГДж-час Ущерб от утилизации шлака, руб. /1 ГДж-час Суммарный ущерб окружающей среде, руб. /1 ГДж-час
1 2 3 4 5
1 Бабаевское (Б) 0,785 0,885 1,670
2 Назаровское (Б) 0,6204 0,6473 1,2677
3 Канское (Б) 0,666 0,961 1,627
4 Подмосковное (Б) 1,419 5,160 6,579
5 Челябинское (Б) 1,006 3,393 4,399
6 Донецкое (АРШ) 0,860 0,447 1,307
7 Кемеровское (ПС) 0,7217 0,2816 1,003
8 Прокопьевско-Киселевское (СС) 0,6588 0,0698 0,7286
1 2 3 4 5
9 Егоршинское (А) 1,087 1,652 2,739
10 Ленинское (Д) 0,7661 0,199 0,966
11 Анжеро-Судженское (ПС) 0,6159 0,1316 0,7475
12 Минусинское (Д) 0,5794 0,038 0,6174
13 Междуреченское (Г) 0,832 2,662 3,494
14 Карагандинское (ПЖ) 0,983 1,744 2,727
15 Воркутинское (ПЖ) 0,7191 1,005 1,724
16 Интинское (Д) 0,845 3,120 3,935
17 Кизеловское (Д) 0,709 2,898 3,608
18 Черемховское (Д) 0,6780 2,3955 3,073
19 Липовецкое (Д) 0,766 3,407 4,173
20 Сучанское (ПЖ) 0,6758 1,9474 2,623
Анализ данных таблицы 3 показывает, что в настоящее время наибольший вклад в эколого-энергетический ущерб окружающей среде составляют платежи от утилизации шлаков. Однако, следует учитывать тот фактор, что платежи за выбросы в атмосферу приняты без учета повышения коэффициентов. При их учете для отдельных регионов ущерб от выбросов может увеличиваться в два раза, что может повлиять на рейтинг выбора топлива с точки зрения экологических платежей. Предполагаемое многократное увеличение нормативной платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу может привести к тому, что стоимость экологических платежей будет сопоставима ос стоимостью самого топлива, это потребует от предприятия строительство и введение в эксплуатацию газоочистных установок, которые в настоящее время используются лишь в отдельных котельных.
Литература
1. Сидоров Ю. П., Гаранина Т. В. Удельная экоплотность загрязнения// «Мир транспорта» МИИТ — М., 2010. — № 3.
2. Сидоров Ю. П., Гаранина Т. В. Оценка степени негативного воздействия локомотивного депо на атмосферу//"Мир транспорта" МИИТ — М., 2011. — № 1.
3. Нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сбросы в водные объекты и за размещение отходов производства// Постановление Правительства Р Ф — 01. 07. 2005 — № 410.
51

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой