В работе выполнена экологическая оценка котельной как источника загрязнения воздушного бассейна. Котельная оборудована 4-мя водогрейными котлами КСВа-2,5 Гс работающими на природном газе и одним котлом ДКВр-10/13, переведённом в водогрейный режим и работающем на древесных отходах расположенного в непосредственной близости деревоперерабатывающего завода. Уходящие дымовые газы отводятся по трём дымовым трубам, две из которых объединяют дымовые тракты от двух газовых котлов каждая, а третья дымовая труба отводит продукты сгорания от котла ДКВр-10/13.
Во время работы котлов в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных веществ [3, 4]. В их число входят: диоксид азота NO2, оксид азота NO, оксид углерода CO, оксид серы SO2, твердые частицы (зола и сажа при сжигание твердого топлива), бенз(а)пирен. Наиболее опасным загрязняющим веществом является бензапирен, вызывающий раковые заболевания.
Задачами исследований явилось определение концентраций вредных веществ, выделяющихся при работе котельной в режимах максимальной производительности, анализ необходимости проведения мероприятий по очистке выбросов котельной и оценка экологической безопасности котельной.
Расчет выполнен в соответствии с нормативным методом и ОНД-86 [1, 2]. Используя нормативный метод можно рассчитать концентрации вредных и любых других примесей в составе выбрасываемых газов в двухметровом слое над поверхностью земли (приземная концентрация), а также рассчитать концентрации выбросов в вертикальных и горизонтальных сечениях факела выбросов. Расчет рассеивания вредных выбросов выполняется по данной методике для двух режимов работы котельной в зимний период.
Зимний период, режим 1. Рассмотрена работа четырех водогрейных котлов КСВа-2,5 Гс, работающих на природном газе. Расход газа одним котлом составляет 293,75 м3/ч. максимальный суммарный расход газа составляет 1175 м3/ч.
Зимний период, режим 2. Рассмотрена совместная работа двух водогрейных котлов КСВа-2,5 Гс, работающих на природном газе и одного котла ДКВр-10/13, переведенного в водогрейный режим и работающего на древесных отходах. Максимальный суммарный расход газа для второго режима составляет 587,5 м3/ч. Расход топлива котлом ДКВр-10/13 составляет 3196 кг/ч (3,196 т/ч).
Количество теплоты, вырабатываемое одним котлом ДКВр-10/13, работающем на древесных отходах, составляет около 5 МВт, что соответствует выработке теплоты двумя котлами КСВа-2,5 Гс, работающими на природном газе. Таким образом, работа котельной во втором режиме позволяет экономить ископаемое углеводородное топливо. Следует отметить, что замена природного газа на возобновляемое местное топливо – отходы деревоперерабатывающего завода – может быть не только частичной, но и полной, например, во время переходного или летнего периодов.
Таблица 1
Параметры выбросов загрязняющих веществ
|
Режим работы котельной |
Наименование токсичных веществ |
Класс опас-ности |
ПДК, мг/м3 |
Сф, мг/м3 |
См, мг/м3 |
||
|
Источник загрязнения |
|||||||
|
Четыре котла КСВа-2,5 Гс |
Два котла КСВа-2,5 Гс |
Котел ДКВр-10/13 |
|||||
|
Зимний период, режим 1 |
Оксид углерода |
4 |
5 |
2,5 |
0,0377 |
- |
- |
|
Оксид азота |
3 |
0,4 |
0,2 |
0,00012 |
- |
- |
|
|
Диоксид азота |
2 |
0,2 |
0,1 |
0,0074 |
- |
- |
|
|
Сажа |
3 |
0,15 |
0,08 |
- |
- |
- |
|
|
Зола |
2 |
0,3 |
0,15 |
- |
- |
- |
|
|
Бенз(а)пирен |
1 |
10Е-5 |
10Е-7 |
4,27Е-9 |
- |
- |
|
|
Зимний период, режим 2 |
Оксид углерода |
4 |
5 |
2,5 |
- |
0,0188 |
0,0301 |
|
Оксид азота |
3 |
0,4 |
0,2 |
- |
0,0006 |
0,00077 |
|
|
Диоксид азота |
2 |
0,2 |
0,1 |
- |
0,0037 |
0,0048 |
|
|
Сажа |
3 |
0,15 |
0,08 |
- |
- |
9,31Е-5 |
|
|
Зола |
2 |
0,3 |
0,15 |
- |
- |
0,00069 |
|
|
Бенз(а)пирен |
1 |
10Е-5 |
10Е-7 |
- |
2,13Е-9 |
8,38Е-8 |
|
Сравнение полученных при расчете численных значений концентраций вредных веществ с предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) показало, что при работе котельной в зимний период в обоих режимах превышения ПДК нет, следовательно, котельная является экологически безопасной. Данные концентрация загрязняющих веществ приведены в табл. 1. Мероприятия по очистке выбросов от вредных веществ не требуются.
По результатам расчета выполнено построение полей приземных концентраций вредных веществ на примере диоксида азота NO2, как наиболее близкого по концентрации к ПДК для обоих рассматриваемых режимов (рис. 1.). Помимо этого построены соответствующие зоны влияния источника загрязнения.
|
а) |
б) |
Рис. 1 Поля приземных концентраций диоксида азота NO2 при работе котельной в зимний период – а) в режиме 1, б) в режиме 2.
Таким образом, проведенные исследования доказывают возможность применения энергосберегающих технологических решений с целью снижения затрат на дорогостоящее ископаемое топливо. При этом совместная работа газовых котлов и котла, использующего в качестве топлива древесные отходы местного деревоперерабатывающего завода, является экологически безопасной для окружающей среды.