ЧАО «ХАРЬКОВСКАЯ ТЭЦ-5»,
с. Подворки, Дергачевский район,
Харьковская область, 62371, Украина
Телефон: +38 (057) 372-10-29
                    +38 (057) 730-50-59
Факс:+38 (057) 731-42-98
Эл. почта: mbox@tec5.kharkov.ua
Погода

Защита атмосферы

Качественная оценка состояния атмосферного воздуха определяется предельно-допустимыми концентрациями различных вредных веществ в приземном слое на уровне дыхания человека(1,5 м). Существуют два значения ПДК: максимальная разовая (допустимая на протяжении 20 мин) и среднесуточная (допустимая на протяжении 24 ч). Среднесуточные ПДК являются главными, их назначение – не допустить неблагоприятного влияния на человека продолжительного воздействия вредных веществ.

Степень опасности влияния того или другого вещества на живые организмы обуславливается отношением фактической концентрации вещества (мг/м3) к ПДК в воздухе на уровне дыхания человека. Это отношение называется токсичной кратностью вещества и должно быть меньше единицы. При одновременном содержании в воздухе нескольких вредных веществ сумма их токсичных кратностей также должна быть меньше единицы. В таблице приведены значения ПДК некоторых загрязняющих веществ в атмосфере.


Название вещества Предельно допустимая концентрация, мг/м3
Максимальная разовая Среднесуточная
Диоксид азота 0,085 0,04
Оксид азота 0,6 0,04
Оксид серы 0,5 0,05
Сажа (копоть) 0,15 0,05
Пыль нетоксичная 0,5 0,15
Окись углерода 5 1
Пятиокись ванадия 0,002
Бензапирен 0,000001

На Харьковской ТЭЦ-5 установлены 2 котла ТГМЕ-464 производительностью по 500 т/ч, один энергетический котел ТГМП-344А производительностью 1000 т/ч, 4 водогрейных котла типа ПТВМ-180 общей тепловой мощностью 3016 ГДж/ч. Топливом является природный газ с удельной теплотой сгорания 34157 кДж/м3 и мазут с теплотой сгорания 39692 кДж/т с содержанием серы 1,8 %.

В оптимальном топочном режиме и номинальной нагрузке (из расчета часовых расходов топлива) теоретически для котлов ТЭЦ-5 выбросы вредных веществ составляют:

– при сжигании мазута

Котел SO2, т/ч NOх, т/ч
ПТВМ-180 0,84 0,127
ТГМЕ-464 1,4 0,38
ТГМП-344А 2,76 0,78

– при сжигании природного газа

Котел SO2, т/ч NOх, т/ч
ПТВМ-180 0,11
ТГМЕ-464 0,25
ТГМП-344А 0,42

Фактические выбросы вредных веществ в атмосферу отличаются от теоретических, так как зависят от качества топлива, нагрузки, и концентрации оксидов азота в дымовых газах, которая зависит от типа котла, топки, конструкции и расположения горелок, уровня эксплуатации и др. Концентрация NOх в дымовых газах широко колеблется от 150 до 2000 мг/м3. При соблюдении всех требований режимного характера концентрация NOх для газа составляет 400-500 мг/м3, для мазута – 520-650 мг/м3.


SOх

Предварительная очистка топлива от вредных примесей, то есть облагораживание топлива, осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах, где по действующими нормами сернистость мазута снижают с 2,5 до 0,5 %. На станцию мазут поступает с содержанием серы 1,8 % и выше.

При сжигании мазута около 99 % серы в нем переходит в дымовые газы в форме SO2 и менее 1 % в форме SO3. В зависимости от содержания серы в топливе и теплоты его сгорания концентрация оксидов серы в 1 м3 дымовых газов, приведенного к нормальным условиям (давление 760 мм рт.ст. и t=0°С), составляет 1-5 г/м3.

Максимальная разовая предельная допустимая концентрация SO2 в воздухе на уровне дыхания человека, установленная Министерством здравоохранения, равняется 0,5 мг/м3. Класс опасности («Санитарные нормы проектирования...» СН245-71) составляет 3 для веществ в воздухе рабочей среды. Итак, если не применять специальных методов очистки дымовых газов от оксидов серы, то их надо через высокую трубу разводить воздухом в 2000-10000 раз, чтобы достичь уровня жизнедеятельности человека. Если даже степень очистки газов от серы будет составлять 90 %, то все равно их нужно разводить воздухом хотя бы в 200-1000 раз. Для рассеивания дымовых газов на ТЭЦ-5 установлена димовая труба высотой 330 м. Сумма токсичных кратностей вредных веществ уменьшается также сосредоточением выбросов от всех котлов в одной точке.


NOх

Дымовая труба Харьковской ТЭЦ-5 зимой

Кроме оксидов серы, вредной газообразной примесью, выбрасываемой с дымовыми газами, являются оксиды азота, для которых установлена максимальная разовая ПДК в 0,085 мг/м3, то есть почти в 6 раз меньше, чем для сернистого ангидрида. Окислы азота образуются при окислении азота из топлива и азота из воздуха в зоне высоких температур, на что влияют такие факторы, как тип горелок и топочной камеры, тепловое напряжение топочного объема, излишек воздуха в топке и способ его подачи, наличие рециркуляции и т.п. Концентрация оксидов азота быстро возрастает с повышением температуры и достигает больших отметок при температуре свыше 1750°С. В топочной камере образуется преимущественно окись азота NO, которая и выбрасывается с дымовыми газами в атмосферу, где доокисляется до двуокиси азота NO2, представляющей собой бурый ядовитый газ с характерным запахом.

Исследование механизмов образования NOх показали, что для топливных NOх (мазут) главным фактором является концентрация окислителя O2 в зоне сгорания, температура же играет второстепенную роль. Для термических NOх, наоборот, температура является основным показателем их образования.

Снижение концентрации оксидов азота на Харьковской ТЭЦ-5 осуществляется соответствующей организацией топочного процесса путем:

  • уменьшения излишка воздуха, подающегося в топку
  • снижения температуры подогрева воздуха;
  • снижения теплового напряжения в топочной камере за счет увеличения объема и применения двухсветных экранов;
  • применения усовершенствованного горелочного оборудования и оптимального его расположения;
  • применения двухступенчатого сжигания, когда к нижним горелкам подается обедненная, а к верхним – обогащенная воздухом топливно-воздушная смесь, позволяющая снизить температуру в основной (нижней) зоне горения и дожигать горючие вещества в верхней зоне (выбросы уменьшаются на 20 %);
  • применения рециркуляции дымовых газов в топочную камеру (возвращение в топку части дымовых газов, отбирающихся после водного экономайзера при температуре 300-400°С), уменьшающей температуру горения, снижающей концентрацию кислорода и скорость горения (наличие оксидов азота сокращается на 25-30 %).

Внедрение указанных выше мероприятий позволяет уменьшить образование оксидов азота на 50-60 %. Остаточная их концентрация, как и оксидов серы, рассеивается в атмосфере через дымовую трубу высотой 330 м.


Состояние атмосферы

С учетом всех перечисленных выше мероприятий приземные концентрации вредных веществ вокруг Харьковской ТЭЦ-5 не превышают ПДК.


Название вещества Максимальная концентрация, мг/м3
в жилой зоне в санитарно-защитной зоне*
Окислы азота 0,02 0,02
Сернистый ангидрид 0,05 0,025

* - Для Харьковской ТЭЦ-5 Харьковской облсанинспекцией установлена санитарно-защитная зона шириной 300 м..