Дослідження аеродинаміки електрофільтра блоку 300МВт з метою досягнення мінімально-можливих концентрацій запиленості потоку димових газів
Автор: Пилипчук Олена Михайлівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Олена ПИЛИПЧУК, Володимир ШЕПІТЧАК (керівник). Дослідження аеродинаміки електрофільтра блоку 300 МВт з метою досягнення мінімальноможливих концентрацій запиленості потоку димових газів. Магістерська кваліфікаційна робота. - Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Розширена анотація Близько 60% загальної кількості аерозолів, що потрапляють в атмосферне повітря з антропогенних джерел в усьому світі, складають тверді частинки, що надходять при спалюванні вугілля. Це головним чином зола, пил, сажа, важкі метали. На сьогоднішній день концентрація твердих частинок на деяких ТЕС та ТЕЦ, що працюють на вугіллі, доходить до 800?2500 мг/нм3 , при тому що Орхузьський Протокол 1998р. [1] ставить завдання зниження концентрації твердих частинок у відхідних газах до 50 мг/нм3 , а європейська Директива 2001/80/ЕС [2] встановлює норматив по твердим частинкам для існуючих котлів 50 і для нових 30 мг/нм3 . При прогнозованому зростанні виробництва електроенергії з орієнтацією на переважне спалювання на ТЕС та ТЕЦ вугілля незабаром Україна постане перед проблемою невиконання своїх міжнародних зобов’язань, що може призвести до непередбачених санкцій, тому мають бути досягнуті суттєві зрушення в скороченні вмісту твердих частинок в димових газах на теплових електростанціях. На теплоелектростанціях України, загальна потужність яких складає 36,4 млн. кВт (68,8% сумарної встановленої потужності електростанцій), із 104 енергоблоків 96 працюють на вугільному паливі. Прогнозовані запаси вугілля в Україні (117,3 млрд. т) і зростаючі ціни на природний газ, що експортується дають привід розглядати сучасну теплоенергетику як пріоритетну галузь, а вугілля — як основний первинний енергетичний ресурс. При цьому має місце погіршення якості вугілля. За останні 15–20 років зольність твердого палива зросла від 26 до 38%. Використання такого вугілля для потреб енергетики, в 5 умовах коли 62% пиловугільних потужностей ТЕС оснащено електрофільтрами, ефективність золоуловлювання (?) яких складає 92?99%, 35% — мокрими золоуловлювачами (?=92?96%) і 3% — циклонами (??90%), призводить до того, що викиди золи в атмосферу складають більше 500 тис. т на рік. Таким чином, збільшення частки вугільних ТЕС у системі енергозабезпечення України з одночасним погіршенням якості викопного органічного палива, яке використовується в енергетичній галузі, використання застарілого неефективного обладнання і технологій, збільшує кількість полютантів, що надходять в усі геосфери, і дестабілізує стан навколишнього природного середовища. Саме такого роду проблемам і присвячена дана робота, а саме аналізу, розробленню та впровадженню на електростанціях України заходів направлених на покращення ефективності роботи газоочисного устаткування. В додаткових розділах прийняті технічні рішення та проведені розрахунки, що стосуються економічної частини по модернізації газоочисної установки енергоблоку 300 МВт №1 Криворізької ТЕС шляхом встановлення електрофільтра типу ПГД (УГ2) 4-53 та автоматизації процесів роботи основних компонентів даної установки. Об’єктом дослідження є процеси газоочистки димових газів на виході з вугільних енергетичних котлоагрегатів. Предметом дослідження є вплив аеродинаміки газоповітряного тракту електрофільтра на показники запиленості потоку димових газів. Метою досліджень є визначення впливу аеродинаміки тракту електрофільтра на зміну концентрації запиленості потоку димових газів, а також розроблення способів та заходів із забезпечення оптимальної роботи газоочисного устаткування. В першому розділі роботи проведено аналіз основної проблематики шляхом розгляду всього спектру законодавства європейських директив та національного плану скорочення викидів, а також сформовані задачі досліджень із забезпечення оптимальної роботи газоочисного устаткування на теплових електростанціях. 6 Другий розділ присвячений варіантам розроблення заходів направлених на покращення ефективності роботи газоочисного устаткування з адаптацією до вугільних електростанцій України та проведена оцінка їх ефективності. У третьому розділі представлено результати аналізу та розрахунків технічних рішень з впровадження електрофільтра на вугільному енергоблоці 300 МВт на прикладі Криворіжської ТЕС. Наведені та описані методи очищення димових газів від сірки, та розглянуто декілька варіантів очищення димових газів від шкідливих компонентів і особливо від оксидів азоту NOХ. Також в роботі проведений розрахунок рівномірності потоку димових газів всередині електрофільтра із застосуванням пакету прикладних програм, які симулюють фізику процесів аеродинаміки за допомогою програмного забезпечення ANSYS FLUENT 14.5. зі створенням об’ємної твердотілої моделі із дотриманням геометричних розмірів усіх конструктивних елементів газоочисного обладнання. В економічній частині виконано розрахунок економічної ефективності по заміні газоочисного устаткування на електрофільтр типу ПГД (УГ2) 4-53. Також в роботі розроблено автоматизацію основних компонентів електрофільтра типу ПГД (УГ2) 4-53. Ключові слова – золовловлювач, скрубер, електрофільтр, запиленість, гази, потік, поле, активний переріз, активний об’єм, витрата, іонізація. Перелік використаних літературних джерел. 1. Орхузьська конвенція. //Бібліотека Всеукраїнської екологічної ліги. Серія: Охорона навколишнього середовища. — № 9. —2006. — 33 с. 2. The limitation of emissions of certain into the air from large combustion plants /DURECTIVE 2001/80/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 23 October 2001 //Official Journal of the European Communities, L 309/4, 2001.