ПрАТ «ХАРКІВСЬКА ТЕЦ-5»,
c. Подвірки, Дергачівський район,
Харківська область, 62371, Україна
Телефон: +38 (057) 372-10-29
                    +38 (057) 730-50-59
Факс:+38 (057) 731-42-98
Ел. пошта: mbox@tec5.kharkov.ua

Захист атмосфери

Якісна оцінка стану атмосферного повітря визначається гранично допустимими концентраціями різних шкідливих речовин у приземному шарі на рівні дихання людини (1,5 м). Існують два значення ГДК: максимальна разова (допустима протягом 20 хв.) та середньодобова (допустима протягом 24 год.). Середньодобові ГДК є головними, їх призначення – не допустити несприятливого впливу на людину тривалої дії шкідливих речовин.

Ступінь небезпеки впливу тієї чи іншої речовини на живі організми обумовлюється відношенням дійсної концентрації речовини (мг/м3) до ГДК у повітрі на рівні дихання людини. Це відношення називається токсичною кратністю речовини і має бути менше одиниці. При одночасному вмісті в повітрі декількох шкідливих речовин сума їх токсичних кратностей повинна бути також менше одиниці. У таблиці наведені значення ГДК деяких забруднюючих речовин в атмосфері.


Назва речовини Гранично допустима концентрація, мг/м3
Максимальна разова Середньодобова
Діоксид азоту 0,085 0,04
Оксид азоту 0,6 0,04
Оксид сірки 0,5 0,05
Сажа (кіпоть) 0,15 0,05
Пил нетоксичний 0,5 0,15
Окис вуглецю 5 1
П’ятиокис ванадію 0,002
Бензопірен 0,000001

На Харківські ТЕЦ-5 встановлено 2 котла ТГМЕ-464 продуктивністю по 500 т/год, один енергетичний котел ТГМП-344А продуктивністю 1000 т/год, 4 водогрійних котли типу ПТВМ-180 загальною тепловою потужністю 3016 ГДж/год. Паливом є природний газ з питомою теплотою згоряння 34157 кДж/м3 і мазут з теплотою згоряння 39692 кДж/т із вмістом сірки 1,8 %. В оптимальному топковому режимі та номінальному навантаженні (з розрахунку погодинних витрат палива) теоретично викиди шкідливих речовин для цих котлів становлять:

– при спалюванні мазуту

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

– при спалюванні природного газу

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

Фактичні викиди шкідливих речовин в атмосферу відрізняються від теоретичних, бо залежать від якості палива, навантаження та концентрації окислів азоту в димових газах, що залежить від типу котла, топки, конструкції та розташування пальників, рівня експлуатації та ін. Концентрація NOх у димових газах широко коливається від 150 до 2000 мг/м3. При додержанні всіх вимог режимного характеру концентрація NOх для газу складає 400-500 мг/м3, для мазуту – 520-650 мг/м3.


SOх

Попереднє очищення палива від шкідливих домішок, тобто облагороджування палива, здійснюється на нафтопереробних заводах, де за діючими нормами сірчистість мазуту знижують з 2,5 до 0,5 %. На станцію мазут надходить з вмістом сірки 1,8 % і вище.

При спалюванні мазуту близько 99 % сірки в ньому переходить у димові гази у формі SO2 і менше 1 % у формі SO3. Залежно від вмісту сірки в паливі та теплоти його згоряння концентрація оксидів сірки в 1 м3 димових газів, приведеного до нормальних умов (тиск 760 мм рт.ст. і t=0°С), становить 1-5 г/м3.

Максимальна разова гранично допустима концентрація SO2 у повітрі на рівні дихання людини, встановлена Міністерством охорони здоров'я, дорівнює 0,5 мг/м3. Клас небезпеки («Санітарні норми проектування...» СН245-71) становить 3 для речовин у повітрі робочого середовища. Отже, коли не застосовувати спеціальних методів очищення димових газів від оксидів сірки, то їх треба через високу трубу розводити повітрям у 2000-10000 разів, щоб досягти рівня життєдіяльності людини. Якщо навіть ступінь очищення газів від сірки становитиме 90 %, все одно їх треба розводити повітрям хоча б у 200-1000 разів. Для розсіювання димових газів на Харківській ТЕЦ-5 встановлена димова труба заввишки 330 м. Сума токсичних кратностей шкідливих речовин зменшується також зосередженням викидів від усіх котлів в одній точці.


NOх

Димова труба Харківської ТЕЦ-5 взимку

Окрім оксидів сірки, шкідливою газоподібною домішкою, що викидається з димовими газами, є оксиди азоту, для яких встановлена максимально-разова ГДК в 0,085 мг/м3, тобто майже в 6 разів менше, ніж для сірчистого ангідриду. Оксиди азоту утворюються при окисленні азоту з палива та азоту з повітря в зоні високих температур, на що впливають такі фактори, як тип пальників та топкової камери, теплове напруження топкового об'єму, надлишок повітря у топці та спосіб його подачі, наявність рециркуляції тощо. Концентрація оксидів азоту швидко зростає з підвищенням температури і досягає великих позначок при температурі понад 1750°С. У топковій камері утворюється переважно окис азоту NO, який і викидається з димовими газами в атмосферу, де доокислюється до двоокису азоту NO2, що являє собою бурий отруйний газ із характерним запахом.

Дослідження механізмів утворення NOх показали, що для паливних NOх (мазут) головним фактором є концентрація окислювача O2 в зоні горіння, температура ж відіграє другорядну роль. Для термічних NOх (газ), навпаки, температура є основним показником їх утворення.

Зниження концентрації оксидів азоту на Харківській ТЕЦ-5 здійснюється відповідною організацією топкового процесу шляхом:

  • зменшення надлишку повітря, що подається до топки;
  • зниження температури підігрівання повітря;
  • зниження теплового напруження у топковій камері за рахунок збільшення об'єму та застосування двосвітних екранів;
  • застосування удосконаленого пальникового обладнання та оптимального його розташування;
  • застосування двоступінчастого спалювання, коли до нижніх пальників подається збіднена, а до верхніх - збагачена повітрям паливно-повітряна суміш, що дозволяє знизити температуру в основній (нижній) зоні горіння і допалювати горючі речовини у верхній зоні (викиди зменшуються на 20 %);
  • застосування рециркуляції димових газів до топкової камери (повернення в топку частини димових газів, що відбираються після водяного економайзера при температурі 300-400°С), яка зменшує температуру горіння, знижує концентрацію кисню та швидкість горіння (наявність оксидів азоту скорочується на 25-30 %).

Реалізація вказаних вище заходів дозволяє зменшити утворення оксидів азоту на 50-60 %. Залишкова їх концентрація, як і оксидів сірки, розсіюється в атмосфері через димову трубу висотою 330 м.


Стан атмосфери

З урахуванням усіх перелічених вище заходів приземні концентрації шкідливих речовин навколо Харківської ТЕЦ-5 не перевищують ГДК.


Назва речовини Максимальна концентрація, мг/м3
у жилій зоні у санітарно-захисній зоні *
Окисли азоту 0,02 0,02
Сірчистий ангідрид 0,05 0,025

* - Для Харківської ТЕЦ-5 Харківською облсанінспекцією встановлено санітарно-захисну зону завдовжки 300 м.