Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

ՋԷԿ-երում գազային արտանետումների մաքրման ժամանակակից տեխնոլոգիաների կիրառումը և էլեկտրակայանների տեխնիկատնտեսական ցուցանիշների վրա դրանց ազդեցության հետազոտումը

Էլբակյան, Սիլվիանա Հենրիկի (2018) ՋԷԿ-երում գազային արտանետումների մաքրման ժամանակակից տեխնոլոգիաների կիրառումը և էլեկտրակայանների տեխնիկատնտեսական ցուցանիշների վրա դրանց ազդեցության հետազոտումը. PhD thesis, Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարան.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial.

Download (1442Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial.

    Download (4Mb) | Preview

      Abstract

      Անվիճարկելի է այն իրողությունը, որ մարդկային հասարակության տնտեսական առաջընթացի արդի մակարդակը ձևավորվել է էներգետիկայի շնորհիվ, սակայն վերջինս իր զարգացման սկզբնափուլում «որդեգրել» էր ռեսուրսների ոչ նպատակային օգտագործման և մատչելի օրգանական էներգակիրների չսահմանափակված սպառման ուղին, որը ցավոք, շրջակա միջա¬վայրի պահպանության տեսանկյունից անհետևանք մնալ չէր կարող: Երկրագնդի համապարփակ աղտոտման հիմնախնդրի լուծման նպատակով ներկայումս համաշխարհային հանրության առջև դրված է էներգետիկական տեղակայանքների աշխատանքի արդյունքում շրջակա միջավայրին հասցված վնասը նվազագույնին հասցնելու կամ կանխար¬գելելու առաքելությունը, որի իրագործման միակ ընդունելի և արդարացված տարբերակը էկոլոգիապես անվտանգ տեխնոլոգիաների նախագծումն ու շահագործումն է: Գոյություն ունեն բազմաթիվ հետազոտություններ՝ վերաբերող արդյունաբերական ձեռնարկությունների, այդ թվում ջերմային էլեկտրակայանների (ՋԷԿ-երի), հոսքաջրերի վնասազերծմանը և որպես վերջնարդյունք անհոսքաջուր և սակավաթափոնային տեխնոլոգիական սխեմաների ստեղծմանը, մինչդեռ մթնոլորտային օդի շարունակական աղտոտման պայմաններում էներգետիկական ձեռնարկությունների գազային արտանետումների մաքրման և դեպի մթնոլորտ նվազագույն արտանետումներով ՋԷԿ-երի շահագործմանը վերաբերող ուսումնասիրությունները իրապես պահանջարկված են և արդիական: Ընդ որում, կարևոր է նաև այն հանգամանքը, որ գիտատեխնիկական առաջընթացի ներկա պայմաններում զրոյական գազային արտանետումներով ջերմային էլեկտրակայանների շահագործումը լիովին իրատեսական է: Ատենախոսության նպատակն է, գերակա համարելով մթնոլորտի պահպանության հիմնախնդիրները ու էկոլոգիապես անվտանգ ՋԷԿ-երի գազային արտանետումների համար սահմանված չափորոշիչները, էկոլոգիատնտեսական հիմնավորման ուղով ընտրել ծխագազերի մաքրման համապատասխան տեխնոլոգիական սխեմաները և վերլուծել դրանց իրականացման արդյունքում կայանի տեխնիկատնտեսական ցուցանիշների փոփոխությունը: Շարադրվածի իրագործման համար առաջադրվել և լուծվել են հետևյալ խնդիրները. գազային արտանետումների մաքրման կիրառվող և հեռանկարային տարբերակների իրականացման հիմնահարցերի վերլուծություն՝ էկոլոգիապես անվտանգ ՋԷԿ-երին ներկայացվող չափորոշիչների հաշվի առմամբ, վառելիքի թերայրման արգասիքների քանակական գնահատման գրաֆիկական առնչությունների փոխարինում մաթեմատիկական արտահայտություններով և դրանց կիրառմամբ հաշվարկային ալգորիթմների մշակում, վառելիքի վերահսկելի քիմիական թերայրման պարագայում դեպի մթնոլորտ արտանետվող վնասակար միացությունների, դրանց դիմաց գանձվող բնապահպանական վճարների և գումարային վտանգավորության աստիճանների հաշվարկում, գլոբալ տաքացման գործընթացում որպես ջերմոցային գազ ածխածնի երկօքսիդի ներդրման գնահատմամբ՝ վերլուծվել են էկոլոգիապես անվտանգ ՋԷԿ-երում վերջինիս կապակցման տեխնոլոգիական լուծումները և դրանց իրականացման հնարավորությունները: Ծծմբի և ազոտի օքսիդներից ծխագազերի մաքրման ժամանակակից տեխնոլոգիաների ներդրման էկոլոգիատնտեսական հիմնահարցերի գնահատմամբ՝ համապատասխան ալգորիթմների մշակում և իրականացում: Այրման գործընթացի ոչ ճիշտ ռեժիմատեխնոլոգիական կազմակերպման, ինչպես նաև վնասակար որևէ միացության ազդեցությունների նվազեցման նպատակով իրականացվող բնապահպանական միջոցառումների հետևանքով առաջացող թերայրման արգասիքների արտանետումների հաշվարկային ծրագրի մշակում: Այրման արգասիքներում պարունակվող բենզապիրենի քանակության գնահատման մաթեմատիկական արտահայտությունների ստացում և վերջիններիս ներառմամբ հաշվարկային ալգորիթմի մշակում: Հնոցում օդի ավելցուկի գործակցի օպտիմալ մեծության որոշման ալգորիթմի մշակում՝ գազային արտանետումների վտանգավորության աստիճանի ազդեցության և տարեկան բնապահպանական վճարների գնահատմամբ: Գազային արտանետումների մաքրման ժամանակակից տեխնոլոգիաների վերլուծությունը և մշակված ալգորիթմները թույլ են տալիս իրականացնել ներդրման ենթակա որևէ տարբերակի ընտրություն՝ գերակա ընդունելով էկոլոգիական չափորոշիչները և նվազեցնելով կայանի տեխնիկատնտեսական ցուցանիշների վրա դրանց ունեցած ազդեցությունը: Գրաֆիկական առնչությունների փոխարինումը մաթեմատիկական արտահայտություններով հնարավորություն է ընձեռում դյուրինացնել մթնոլորտ արտանետվող թերայրման արգասիքների քանակության ճշգրիտ գնահատումը՝ հաշվի առնելով օդի ավելցուկի գործակցի մեծությունը, ազոտի օքսիդների նվազեցման միջոցառումների առկայությունը և ներհնոցային ռեժիմատեխնոլոգիական ցուցանիշների փոփոխությունը: Առաջարկվող ալգորիթմի և հաշվարկային ծրագրի միջոցով որոշվում է հնոցում օդի ավելցուկի գործակցի օպտիմալ արժեքը՝ ըստ մթնոլորտ արտանետվող վնասակար միացությունների գումարային վտանգավորության աստիճանի և դրանց դիմաց գանձվող բնապահպանական վճարների մեծության: Ատենախոսության հիմնական դրույթները և արդյունքները զեկուցվել և քննարկվել են «Ջերմաէներգետիկա և շրջակա միջավայրի պաշտպանություն» ամբիոնի գիտական սե¬մի¬նար¬ներում և ՀՊՃՀ-ի ամենամյա տարեկան գիտաժողովներում (2010-2017թթ.): Ատենախոսության դրույթներն ու արդյունքներն արտացոլված են 6 գիտական աշխատություններում, որոնց ցանկը բերված է սեղմագրի վերջում: Ատենախոսությունը բաղկացած է ներածությունից, հինգ գլուխներից, եզրակացություններից, 105 անուն գրականության ցանկից և 7 հավելվածներից: Աշխատանքի ընդհանուր ծավալը կազմում է 179 էջ, այդ թվում՝ 59 նկար և 5 աղյուսակ: Կայանի տեխնիկատնտեսական ցուցանիշների վրա գազային արտանետումների մաքրման գործընթացի ունեցած ազդեցության գնահատման ալգորիթմ: Այրման արգասիքներում բենզապիրենի քանակության հաշվարկման գրաֆիկական առնչությունները փոխարինող մաթեմատիկական արտահայտություններ: Ներհնոցային ռեժիմատեխնոլոգիական գործընթացների հաշվի առմամբ թերայրման արգասիքների արտանետումների որոշման հաշվարկային ծրագիր: Ըստ մթնոլորտ արտանետվող վնասակար միացությունների գումարային վտանգավորության աստիճանի և դրանց դիմաց գանձվող բնապահպանական վճարների մեծության՝ հնոցում օդի ավելցուկի գործակցի օպտիմալ արժեքի հաշվարկման ալգորիթմ. Ներածությունում հիմնավորված է թեմայի արդիականությունը, ձևակերպված են աշխատանքի նպատակը և խնդիրները, գիտական նորույթը, գործնական նշանակությունը և ատենախոսության բաժինների ամփոփ նկարագրերը: Առաջին գլխում կատարվել է էլեկտրակայաններից արտանետվող ծխագազերի մաքրման կիրառվող և հեռանկարային տեխնոլոգիաների, ինչպես նաև մաքրման գործընթացի արդյունքում ձևավորվող ուղեկցող արգասիքների հնարավոր օգտահանման տարբերակների համադրական ուսումնասիրություն: Վերլուծվել են զրոյական գազային արտանետումներով ՋԷԿ-երի ստեղծման հնարավորություններին նվիրված տարաբնույթ հետազոտություններ և աշխատություններ, ինչից էլ եզրակացվել է, որ մթնոլորտին հասցված վնասը կարելի է նվազեցնել կամ կանխարգելել էկոլոգիապես արդարացված և տնտեսական տեսանկյունից ընդունելի միջոցառումների միաժամանակյա իրակա¬նացմամբ: Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ գազային արտանետումների մաքրման տեսանկյունից էկոլոգիապես անվտանգ ՋԷԿ-երին ներկայացվող չափորոշիչների պահպանումը անխուսափելիորեն ունենալու է ազդեցություն կայանի տեխնիկատնտեսական ցուցանիշների վրա, դիտարկվել են նաև այդօրինակ հարցադրումները: Երկրորդ գլխում իրականացվել է ծխագազերից ծծմբի օքսիդների մաքրման տարբերակների համադրական վերլուծություն: Առաջնորդվելով զրոյական գազային արտանետումներով և անթափոն համակարգերով կահավորված ՋԷԿ-ի ստեղծման գա¬ղա¬փարով` իրականացված վերլուծության արդյունքում ընտրվել է ծծմբային անհիդրիդից ծխագազերի մաքրման թաց կրային մեթոդը և մշակվել է համապատասխան ալգորիթմ, որի ծրագ¬րային իրականացման արդյունքում գնահատվել է ընտրված տարբերակի ազդեցությունը արտադրվող և առաքվող էլեկտրաէներգիայի ինքնարժեքի վրա: Առաջադրված խնդրի շրջանակներում էկոլոգիական պահանջների գերակայությունն ապահովվել է. մաքրման բարձր արդյունավետությամբ (95% և ավելի), ստացվող վերջնարդյունքի պիտանելիությամբ (ջերմային մշակումից հետո շինարարական որակի գիպսի ստացում): Խնդրի տնտեսական հիմնահարցերը քննարկվելիս հաշվի են առնվել` տեղակայանքի ձեռք բերման համար պահանջվող կապիտալ ներդրումները և տարեկան շահագործման ծախսերը, արտանետումների կրճատմամբ պայմանավորված տնտեսված բնապահպանական վճարների մեծությունը և վերջնարդյունքի վաճառքից ստացվող եկամուտը: Շարադրված վերջին գործոնների միաժամանակյա իրագործումը հնարավորություն է ընձեռում նվազեցնել արտադրվող և առաքվող էլեկտրական էներգիայի ինքնարժեքի վրա մաքրման տեղակայանքի ձեռք բերման կապիտալ ներդրումների և շահագործման ծախսերի ազդեցությունը, ինչն էլ գնահատվել է համապատասխան ալգորիթմով: Վերջինս հիմնված է հետևյալ դրույթների վրա. ծծմբի օքսիդներից ծխագազերի մաքրման տեղակայանքի կապիտալ ներդրումների և շահագործման ծախսերի հաշվարկ: Ընդ որում, շահագործման ծախսերի գնահատման ժամանակ հաշվի են առնվել` կրաքարի ձեռք բերման նպատակով պահանջվող գումարի չափը, աբսորբերում սուզպենզիայի մղման համար պոմպերի աշխատանքով պայմանավորված կայանի սեփական կարիքների գործակցի մեծացումը, ընդհանուր կայանային և ընթացիկ վերանորոգման ծախսերի աճը` պայմանավորված կրակաթի վատ լուծելիության հանգամանքով աբսորբերում ցայտեցնող փողրակների խցանման հավանականությամբ և փոխարինման անհրաժեշտությամբ: Մթնոլորտային օդի կանխված վնասի հաշվարկ` SO2-ի արտանետումների նվազեցման հետևանքով տնտեսված բնապահպանական վճարների գնահատմամբ: Գիպսի իրացման արդյունքում ստացվող եկամտի հաշվարկ: Ընդ որում, ելնելով շինա¬րարական գիպսի նկատմամբ շուկայական պահանջարկի փոփոխման հանգամանքից` իրական եկամտի մեծությունը հաշվարկվել է գիպսի տարբեր ծավալների իրացման պարագայում: Էլեկտրաէներգիայի ինքնարժեքի հաշվարկ` տարեկան շահագործման ծախսերում հաշվի առնելով և գիպսի իրացման արդյունքում ստաց¬ված եկամուտը (փաստացի քանակության վաճառքից ստացված) և տնտես¬ված բնապահպանական վճարները: Основываясь на приоритетности защиты воздушного бассейна и определенных стандартах газообразных выбросов экологически безопасных ТЭС, основной целью диссертации является выбор технологических схем очистки газовых выбросов в результате эколого-экономического обоснования и анализ изменения технико-экономических показателей станции в результате их применения. В первой главе были исследованы прикладные и перспективные технологии очистки выбросов ТЭС, а также варианты утилизации и использования формирующихся в процессе очистки сопутствующих ингредиентов, из которых можно заключить, что ущерб, нанесеный воздушному бассейну, можно снизить или предотвратить путем одновременной реализации экологически оправданных и экономически приемлемых мероприятий. Во второй главе проведен обобщенный анализ и осуществлен выбор методов очистки дымовых газов от оксидов серы. Реализация тщательно исследованных и широко используемых в современных теплоэлектростанциях (ТЭС) методов очистки от серного ангидрида дает возможность, с одной стороны, снизить фактический ущерб, наносимый воздушному бассейну, а с другой – за счет сокращения выбросов сэкономить финансовые средства за отчетный период в процессе взимания экологических выплат. Разработаны расчетный алгоритм и программное обеспечение, позволяющие с учетом прибыли от продажи конечного результата очистки (строительный гипс) проводить анализ воздействия выбранного метода очистки на себестоимость вырабатываемой и отпускаемой электрической энергии. Третья глава посвящена способам очистки уходящих газов от оксидов азота химическими методами и проведения внутритопочных режимно-технологических мер с целью непревышения предельно допустимых концентраций. Также исследовано сжигание топлива в кислородной или им обогащенной среде для исключения выбросов оксидов азота в атмосферу. Минимальные капитальные вложения необходимы для реализации внутритопочных режимно-технологических мер, в то время как предпочтительная компоновка горелок в топке также позволит минимизировать эксплуатационные расходы. С целью оценки количества оксидов азота, содержащихся в продуктах сгорания при разных компоновках горелок, в связи с изменением условий тепломассообмена и заполненности топки дымовыми газами, разработаны расчетный алгоритм и соответствующая блок-схема. Результаты расчетов программного обеспечения последнего были сопоставлены с эксплуатационными данными парового котла ТГМ-104 Разданской ТЭС. Оценено также влияние скорости охлаждения факела на выход термических оксидов азота. На основе представленных критериев сокращения выбросов оксидов азота и исходя из экологической безопасности ТЭС, выбраны экологические меры для обеспечения максимального сокращения и оценена зависимость их годового экономического эффекта от величины установленных плат за выбросы. Сокращение выбросов вредных соединений в атмосферу может быть достигнуто за счет правильной организации процесса горения. С этой целью необходимо постоянно контролировать оптимальное значение коэффициента избытка воздуха, уменьшение которого приводит к увеличению вероятности возникновения продуктов недообжига в дымовых газах. Разработаны алгоритм и программа расчета для определения оптимального значения коэффициента избыточного воздуха в топке в соответствии с общим уровнем опасности вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, и количеством взимаемых экологических выплат. Для количествен¬ной оценки выбрасываемого в атмосферу бензапирена разработан и предложен наиболее подходящий вариант решения проблемы, путем замены используемых ранее графических методов математическими выраженими. Принимая во внимание роль углекислого газа в процессе глобального потепления, в пятой главе описаны технологические решения и возможности реализации процесса связывания углекислого газа в экологически безопасных ТЭС. Оценено воздействие сокращения СО2 и продажи квот на показатели экономической эффективности на электрстанциях, оснащенных эффективными системами очистки дымовых газов и газификации угля до сжигания. Изучены также варианты сокращения выбросов водяных паров в атмосферу. Таким образом, разработанные алгоритмы и соответствующий программный пакет, а также замена расчетный графиков многочисленными математическими выражениями позволяют в соответствии с требованиями экологических стандартов и показателей энергоэффективности и экономических показателей осуществлять выбор подходящеподходящего варианта процесса очистки дымовых газов. Based on the priority of protecting the air basin and certain standards of gaseous emissions of environmentally friendly thermal power plants, the main goal of the thesis is to select technological schemes for cleaning gas emissions as a result of the environmental and economic justification and to analyze the change in the plant's technical and economic indicators as a result of their application. In the first chapter, applied and prospective technologies for cleaning TPP emissions were explored, as well as options for utilization and use of the associated ingredients formed during the cleaning process, from which it can be concluded that the damage done to the air basin can be reduced or prevented by simultaneous implementation of environmentally justified and economically viable activities. In the second chapter, a general analysis was carried out and a selection of methods for cleaning flue gases from sulfur oxides was carried out. The implementation of methods of purification from sulfuric anhydride thoroughly investigated and widely used in modern thermal power plants (TPP) makes it possible, on the one hand, to reduce the actual damage to the air basin, and on the other hand, by reducing emissions, to save financial resources during the reporting period in the process of collecting environmental payments. A calculation algorithm and software that allow taking into account the profit from the sale of the final cleaning result (construction gypsum) to analyze the effect of the chosen cleaning method on the cost of produced and released electric energy. The third chapter is devoted to the methods of purification of waste gases from nitrogen oxides by chemical methods and the conduct of in-furnace processes and technological measures with the aim of not exceeding the maximum allowable concentrations. Combustion of fuel in an oxygen or enriched environment was also investigated to exclude emissions of nitrogen oxides into the atmosphere. The minimum capital investment is necessary for the implementation of in-furnace regime-technological measures, while the preferred arrangement of burners in the furnace will also minimize operating costs. In order to estimate the amount of nitrogen oxides contained in the combustion products for different burner configurations, in connection with the change in the conditions of heat and mass transfer and the filling of the furnace with flue gases, a computational algorithm and the corresponding block diagram have been developed. The results of calculations of the software of the latter were compared with the operating data of the steam boiler TGM-104 of the Hrazdan TPP. The effect of the cooling rate of the flame on the yield of thermal nitrogen oxides is also estimated. Based on the submitted criteria for reducing nitrogen oxide emissions and based on the environmental safety of TPPs, environmental measures have been chosen to ensure maximum reduction and the dependence of their annual economic effect on the amount of established emission charges has been estimated Reduc

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Применение современных технологий очистки дымовых газов ТЕЦ и исследование их влияния на технико-экономические показатели электростанции. The use of modern technologies for cleaning exhaust gases of tpp and research of their influence on technical-economic indicators of power station.
      Uncontrolled Keywords: Элбакян Сильвиана Генриховна, Elbakyan Silviana Henrik
      Subjects: Earth Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 26 Sep 2018 17:26
      Last Modified: 27 Sep 2018 15:34
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/7661

      Actions (login required)

      View Item