دپارتمان مهندسی مکانیک ایران

انجمن مهندسی مکانیک

انجمن تست های غیر مخرب

انجمن علمی مهندسی پزشکی

انجمن بیومکانیک

آموزش تعمیر تجهیزات پزشکی

آموزش تعمیرات تجهیزات پزشکی

دوره های مهندسی پزشکی

دوره های آموزشی مهندسی پزشکی

انجمن مهندسی پزشکی

آموزش تعمیر تجهیزات دندانپزشکی

آموزش بازرسی جوش

آموزش پایپینگ


             
آلاینده‌های یك نیروگاه
پنجشنبه ، 25 آبان 1391 ، 10:30

مقدمه

توسعه صنعت‌برق كشور از سال 1346 شروع شده و همچنان ادامه یافته و هم‌اكنون توانسته است پاسخگوی انرژی مورد نیاز بخش‌های مصرف (خانگی- صنعتی و كشاورزی و خدماتی) باشد.

با توجه به افزایش میزان سرانه تولید انرژی برق و افزایش جمعیت سال 1374 نیاز انرژی الكتریكی برای این جعیت معادل 106*82719 كیلووات ساعت بوده و انرژی حرارتی مورد نیاز معادل 106*206800 كیلوكالری خواهد بود كه 90 درصد آن با سوزاندن سوختهای فسیلی به دست خواهد آمد به عبارتی دیگر معادل 22 میلیون تن مازوت برای تأمین كل تولید انرژی سالانه مورد نیاز است.

با توجه به فاكتورهای انتشار آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی كه هم عملاً‌ اندازه‌گیری و هم بطور تئوری محاسبه شده است مقدار بسیار زیادی ذرات معلق و گازهای دی‌اكسید‌گوگرد و اكسیدهای ازت و هیدروكربورها و دی‌اكسیدكربن و منواكسید كربن در هوای مناطق مختلف كشور تخلیه می‌شود.

مطالعات انجام شده در قالب بررسی اثرات زیست‌محیطی نیروگاههای كشور همان طوری كه در ا ین مقاله ملاحظه خواهد شد نشان داده است كه نیروگاهها با تخلیه آلاینده‌های گازی، ذرات و پسابها باعث آلودگی در محل استقرار شده‌اند لذا جلوگیری و یا كاهش اثرات آلودگی به پیشنهاداتی كه در این گزارش برای رفع آلودگی شده است توجه لازم بعمل آید و برای نیروگاههای جدید و یا توسعه نیروگاههای موجود به منظور حفاظت محیط‌زیست، پیش‌بینی‌های لازم انجام گیرد و گزینه بهینه برای كاهش اثرات نامطلوب انتخاب شود.

نیروگاههای مولد برق و انواع آن

نیروگاهها محل تبدیل انرژی سوخت (شیمیایی) به انرژی الكتریكی است. اساس كار نیروگاههای حرارتی بر تبدیل انرژی حرارتی حاصل از سوخت ذغال‌سنگ- نفت- مازوت- گازوئیل- گاز یا انرژی حرارتی ناشی از فعل و  انفعالات هسته‌ای به انرژی الكتریكی قرار دارد. مخازن نفت خام یا گازهای تولید شده در پالایشگاه و یا در فرآیندهای شیمیایی قابل دسترس است.

انواع سوخت نیروگاههای حرارتی

سوخت گازی

سوخت گازی یكی از تمیزترین نوع سوخت در حال حاضر شناخته شده است این نوع سوخت بصورت گاز طبیعی در مجاورت مخازن نفت خام یا گازهای تولید شده در پالایشگاه و یا در فرآیندهای شیمیایی قابل دسترس است. گاز طبیعی بهترین سوخت، آماده مصرف است كه تركیبی از متان (4CH) به میزان 80 تا 90 درصد و 20 تا 10 درصد بقیه آن عمدتاً ‌اتان و دیگر گازها از جمله پروپان بوتان و نیتروژن است. ناخالص‌هایی مانند دی‌اكسید‌كربن و دی‌هیدروژن سولفور (2(SH و تركیبات آلی سولفور به میزان یك درصد نیز در گاز طبیعی موجود است. گاز مورد مصرف نیروگاهها از طریق لوله‌های گاز تحت فشار به محل نیروگاه انتقال داده می‌شود و پس از تقلیل فشار گاز و عبور از سیكلون‌ها در مجاورت محل مصرف مستقیماً‌به مشغل‌ها منتقل می‌شود.

سوخت مایع

سوخت مایع كه از طریق تقطیر، كراكینگ یا مخلوطی از آنها به دست می‌آید كه نوع سبك آن گازوئیل و نوع نیمه سنگین آن مازوت است مازوت كه یكی از پس‌مانده‌های پالایش نفت است كه دارای پایین‌ترین كیفیت از نظر سوخت و بالاترین درجه در آلوده‌سازی هوا است در حال حاضر 30 تا 40 درصد از تولید پالایشگاه ایران مازوت است. مواد اصلی تشكیل‌دهنده نفت كوره تركیبات پارافنیك، پارافین‌ها (2N-2(CH الفین‌های خطی N2CNH نفتن‌ها (الكانهای حلقوی و تركیبات آروماتیك است گروگرد و خاكستر نیز از مواد زائد موجود در نفت كوره هستند ارزش حرارتی نفت كوره بطور متوسط 9230 كیلوكالری بر كیلوگرم است.

در صورتی كه نفت كوره بیش از 5/0 درصد وزنی سولفور داشته باشد مسائل خوردگی جدی و مشكل رسوب‌گذاری بر صفحات انتقال حرارت را همراه خواهد داشت خاكستر موجود در نفت كوره موجب از بین رفتن مواد نسوز جدارهای كوره خواهد بود.

سیستم‌های اصلی نیروگاههای حرارتی كه از نظر آلوده‌سازی دارای اهمیت هستند:

1- بویلر

بویلر مهمترین قسمت یك نیروگاه بخاری است كه شامل درام‌ها- سوپرهیترها- ری‌هیترها- اكونومایز- تجهیزات كمكی آن، دمنده‌های هوا- گرمكن‌ها- جمع‌كننده خاكستر دی‌سوپرهیتر و ... است. بویلرها بصورت زیر دسته‌بندی می‌شوند.

بویلرها از لحاظ شكل ظاهری و ساختمانی به دو قسمت تقسیم می‌شوند.

بویلرهای بدون پوشش،‌بویلرهای با پوشش كه بیشتر در مناطق سردسیر برای جلوگیری از اتلاف حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ازنظر سیكل آب و بخار بویلرهایی كه بالای نقطه بحرانی و زیر نقطه بحرانی كار می‌كند.

بویلرهای درام دار و بدون دارم

بویلرهای یك بار گذر و چند بار گذر

بویلرهای با گردش آب طبیعی و گردش آب اجباری

از لحاظ محوطه احتراق یك عبور و دو عبوره تحت خلاء و تحت فشار

مشعل‌ها

مشعل‌ها از دو قسمت اصلی تشكیل شده‌اند:

الف - اتمایزر كه سوخت ورودی را توسط بخار یا هوا و با فشار خود سوخت به شكل پودر در‌می‌آید.

ب - تنظیم‌كننده‌های هوا كه هوای لازم برای احتراق را تامین می‌كنند.

قسمت اتمایزر در وسط مشعل قرار گرفته و ثابت‌كننده‌های هوا دور تا دور آن قرار دارند و دارای دمپرهای تنظیم‌كننده هوا به طرف كوره است. دسته‌بندی مشعلها بر اساس سوخت مصرفی به صورت زیر است.

مشعلهای سوخت مایع

اكثر سوخت‌ها در فاز مایع به سختی محترق می‌شوند. بدین علت احتراق باید در فاز بخار صورت گیرد بنابراین اولین وظیفه مشعل ایجاد شرایط تبخیر یا تولید ذرات زیرسوخت مایع است. بطوری كه سوخت به ذرات ریز در حد میكرون تبدیل و به محفظه احتراق پرتاب می‌شوند. بر اساس نحوه پودر كردن سوخت مشعلها به انواع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند.

مشعل پودركننده بخار آب

مشعل با پودركننده هوا

مشعل با پودركننده مكانیكی

فن‌ها

فن‌های دمنده هوا- مكنده هوا- فن‌گردش دهنده گاز

پارامترهایی كه در اندازه‌گیری گازهای خروجی از دودكش مهم است به شرح زیر

دمای گاز دودكش FT

این دما در مركز جریان گاز دودكش (مركز فلو) اندازه‌گیری می‌شود در مركز فلو مقداری دی‌اكسید كربن (2(CO و دما ماكزیمم و مقدار اكسیژن مینیمم است.

منواكسید كربن CO

در نیروگاههای گازسوز میزان غلظت گاز منو اكسید كربن توسط سنسور اندازه‌گیری می شود. غلظت CO در گاز دودكش در این نوع نیروگاهها ثابت نیست در رسته‌های مخصوص وجود می‌آیند از این رو پراب mltihol برای اندازه‌گیری و متوسط‌گیری مقدار منواكسیدكربن كه از كانال دودكش عبور می‌كند به كار برده می‌شود.

اكسیدهای نیتروژن

با اندازه‌گیری و كنترل اكسیدهای نیتروژن روش برای كاهش اكسیدهای نیتروژن كه از كوره‌ها در مرحله احتراق خارج می‌شود به دست می‌آید اكسیدهای نیتروژن شامل منواكسید نیتروژن (NO) و دی‌اكسید نیتروژن (2(NO است،‌منواكسید نیتروژن را با دی‌اكسید نیتروژن اندازه‌گیری كرده و جمع آنها معادل NOX خواهد بود.

(2NO+(NOX=NO از آنجایی كه دی‌اكسیدنیتروژن گاز قابل حل در آب است. بنابراین برای تعیین دی‌اكسید نیتروژن باید همواره از گاز دودكش خشك استفاده كرد در غیر این صورت مقدار دی‌اكسید نیتروژن كه در رطوبت تراكم حل نشده اندازه گرفته شود.

اندازه‌گیری 2SO

دی‌اكسیدسولفور موجود در گاز دودكش از سوخت‌های گوگردی از قبیل نفت- ذغال‌سنگ و یا مخلوطی از این سوخت‌ها ناشی می‌شود كه مقدار كمی در آب حل می‌شود. چنانچه دمای گاز تا زیرنقطه شبنم بخار آب تنزل كند احتمال می‌رود كه اسید سولفوریك تولید می‌شود. از این رو دودها در كانال دودكش بالا می‌روند و باعث آلودگی شدید می‌شوند.

به علت قابل حل بودن 2SO در آب باید از گاز دودكش خشك استفاده شود و قبل از اندازه‌گیری گاز را با دستگاه خشك كرد.

در جایی كه غبار در گاز دودكش وجود دارد چون این بخار باعث گرفتگی سنسور 2SO می‌شود باید حتماً‌از فیلتر استفاده كرد سپس اندازه‌گیری شود.

 

اندازه‌گیری 2CO

دی‌اكسیدكربن موجود در گاز دودكش به عنوان مشخصه‌ای برای كیفیت (راندمان) كوره است حرارت اتلافی گاز دودكش در صورتی كه مقدار 2CO حتی‌الامكان بالا باشد و همچنین میزان هوای اضافی آن اندك باشد. كمترین مقدار خواهد بود هر كدام از سوختها دارای ماكزیمم مقداری برای 2CO موجود در گاز دودكش است كه البته در عمل دست نیافتنی است.

اندازه‌گیری میزان نسبت هوا

اكسیژن مورد نیاز برای احتراق در بویلر توسط هوای احتراق فراهم می‌آید. برای رسیدن به احتراق كامل هوای مورد نیاز واقعی باید از مقدار تئوری آن بیشتر باشد.

راندمان خالص (Net effiqency)

راندمان خالص راندمانی است كه در آنالیز گاز دودكش محاسبه می‌شود. البته هنگامی كه هیچگونه بخار آبی وجود نداشته باشد و حرارت در گاز دودكش محسوس باشد. پس برای محاسبه راندمان خالص باید از مقدار گرمای خالص ایجاد شده توسط سوخت استفاده كرد.

راندمان غیرخالص

راندمانی است كه در آنالیز گاز دودكش محاسبه می‌شود البته در صورتی كه در گاز دودكش حرارت نهایی بخار آب وجود داشته باشد بنابراین برای محاسبه گاز دودكش كه هدر رفته باید از مقدار گرمای غیرخالص ایجاد شده توسط سوخت استفاده شود.

اندازه‌گیری آلاینده‌های هوا در دود خروجی دودكش‌های نیروگاههای سیكل تركیبی

هدف اندازه‌گیری‌ میزان آلاینده‌های موجود در هوای خروجی از دودكشها و مقایسه با استانداردها در جهت ارزیابی كیفیت هوا و در صورت لزوم اتخاذ استراتژی مناسب جهت حذف یا كاهش آلودگی و رساندن حد آلودگی به میزان مجاز در جهت حفظ و صیانت محیط‌زیست پیرامون نیروگاه است.

این سنجش‌ها با هماهنگیهای قبلی با نیروگاه مورد نظر به منظور استقرار سیستم‌های مدیریت كیفیت زیست‌محیطی (14001و مدریت كیفیت ایمنی و بهداشت (ISO صورت پذیرفته است.

شرایط عمومی آماده‌سازی برای نمونه‌برداری

  تاریخ .................................................

مكان: نقاط مورد لزوم كه عبارتند از خروجی‌های بویلر و توربین

زمان: از ساعت 8 صبح لغایت 16 بعدازظهر

دستگاه اندازه‌گیری:

دستگاه اندازه‌گیری گازهای خروجی از دودكش است تستو مدل 350 استفاده شد.

روش كالیبراسیون:

دستگاه سنجش گازهای خروجی از دودكش‌ها كه گواهی كالیبراسیون معمولاً همراه دارد.

منطقه مورد اندازه‌گیری:

با توجه به ارزیابی زیست‌محیطی حاصل از این سنجش‌ها كلیه خروجیهای دودكشها مورد سنجش و ارزیابی قرار گرفته است.

روش اندازه‌گیری:

پراب اندازه‌گیری در مركز خروجی دودكش فیكس كرده و نتایج آنالیز دریافت شد.

استاندارد مورد استفاده:

دفتر بررسی آلودگی هوا ضوابط و استانداردهای زیست‌محیطی انتشارات حفاظت محیط‌زیست 1382

بحث و نتیجه‌گیری

اندازه‌گیری مواد آلاینده خروجی از دودكش نیروگاه كه میزان آلاینده موجود در محل اندازه‌گیری كه  ارتفاع آخر دودكش است با استانداردهای خروجی از دودكش كارخانجات و  كارگاههای صنعتی مطابقت داشته و در شرایط قابل قبول قرار داشت.

شرح تفصیلی تحلیل و نتایج اندازه‌گیری

دود خروجی از دودكش نیروگاه نشان می‌دهد كه احتراق در این نیروگاه كامل بوده و در خروجی دودكش بویلر آنچه كه وارد محیط‌زیست می‌شود در حد استاندارد است. از نظر آلاینده‌های دیگر همچنین 2CO و 2SO و NOX نیز میزان اندازه‌گیری شده پایین‌تر از حد مجاز مطابق با استاندارد محیط‌زیست بوده و از این نظر خطر آلودگی محیط‌زیست را به همراه ندارد. لازم به توضیح است بطور معمول نیروگاه گازسوز است آلاینده‌ 2SO زمانی‌ كه گازسوز است در دود خروجی مقدار 2SO بین PPM4-12 مشاهده می‌شود.

ولی زمانی كه سوخت به گازوئیل تغییر پیدا می‌كند مقدار 2SO  به PPm96-102 می‌رسد اگر چه از حد استاندار PPm 800 خیلی پایین‌تر است ولی چرخش هوا و رطوبت موجود در هوا باعث می‌شود مقدار 2SO در نقاط مختلف نیروگاه پخش شود و اثرات جانبی بجا بگذارد. لذا حتی‌المقدور از سوخت مایع نباید استفاده كرد. مصرف زیادتر از حد گازوئیل می‌تواند موجب افزایش 2SO  احتمالاً‌عدم انطباق با شرایط استاندارد را به دنبال داشته باشد. لذا پیشنهاد می‌شود ضمن كنترل میزان مصرف گازوئیل هر از گاه آنالیز سوخت مصرفی در نیروگاه انجام گیرد.

برای پیشگیری از مسائل آلودگی در نیروگاهها اعمال مدیریت در كنترل آلودگی هوا به شرح زیر است:

1- تغییر در شرایط كار و تجهیزات و احتراق و سیستم كنترل مشعلها

2- احتراق با هوای اضافی اپتیمم به منظور كاهش CO و NOX

3- تغییر شرایط سوخت با روش گردش مجدد گاز دودكش

4- بكارگیری تكنیك‌های جریان (كنترل اختلاط هوا و سوخت)

5- استفاده از مشعل‌های LNB با میزان كم‌آلودگی NOX

6- قابل توجه كه در فصول مختلف سال اندازه‌گیری‌های یكسان نخواهد بود

 
سامانه هوشمند ژورنال مقالات