- •Министерство образования Российской Федерации
- •Кафедра «Машины и аппараты химических производств»
- •Студентка гр. Бмз-10-01 Вагазова к.Р.
- •1. Расчет количества вредных веществ, выделяющихся при горении топлива.
- •3. Расчет количества вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух из жидкостного объема трубопроводов и оборудования.
- •4. Определение экономического ущерба от загрязнения почвы отходами и от аварийных сбросов загрязняющих веществ в водные объекты.
- •5. Определение экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха.
Министерство образования Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Машины и аппараты химических производств»
Отчёт по лабораторным работам № 1, 2, 3, 4, 5.
Студентка гр. Бмз-10-01 Вагазова к.Р.
Проверила Хасбутдинова Е. В.
2012
1. Расчет количества вредных веществ, выделяющихся при горении топлива.
Цель работы: определение вида и количества вредных газов при горении различных видов топлива.
При сжигании твердого топлива наряду с основными продуктами сгорания (СО2, Н2О, NО2) в атмосферу поступают: летучая зола с частицами несгоревшего топлива, оксиды серы, углерода и азота.
При сжигании жидкого топлива с дымовыми газами выделяется: оксиды серы, диоксид азота, твердые продукты и соединения ванадия.
При сжигании газа выделяется оксид углерода и диоксид азота.
Задача 1.1
Определить количество выбросов (твердых веществ, оксидов серы, оксида углерода) при сгорании каменного угля (Челябинский бассейн), расход топлива 940 т/год, топка с неподвижной решеткой с пневматическим забросом топлива, за котлом установлен мокрый электрофильтр.
Решение
1)Определяем количество золы и несгоревшего топлива, выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами от котлоагрегата при сжигании твердого топлива, рассчитывают по формуле
МТВ = В ×АР × f × (1 – n3) = 940 × 29,9 × 0,0026 × (1 – 0,99) =0,73 т/год.
где В - расход натурального топлива, т/год;
АР - зольность топлива в рабочем состоянии, %;
f - коэффициент, зависящий от типа топки и вида топлива;
n3 - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях.
2)Определяем количество оксидов серы SO2 и SO3
Приведенная сернистость рассчитывается по формуле:
S = Sp/ QHp,
где Sp -содержание серы в топливе, %;
QHp- низшая теплота сгорания, МДж/кг.
Так как для очистки дымовых газов используется мокрый электрофильтр, то приведенная сернистость равна:
S = 0,7/ 14,19=0,05
По таблице 4 определим h²so2=0,03
Количество оксидов серы
Gso2 = 0,02 × B × SР × ( 1 -h ¢so2 ) ( 1 - h²so2 ) = 0,02 × 940 × 1 × ( 1 - 0,01 ) × × (1 – 0,03) = 18,05 т/год
где B - расход натурального топлива, т / год,
Sp - содержание серы в топливе, %;
h¢so2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива; принимается при сжигании угля 0,01;
h²so2 - доля оксидов серы, улавливаемых ; в мокрых пылеуловителях ( циклонах, трубы Вентури и др.) по таблице 4 в зависимости о приведенной сернистости топлива.
3) Количество оксида углерода
Выход оксида углерода при сжигании топлива
CСО = q3 · R · Qнр = 0,75 · 1 · 14,19 = 10,64 кг/т
где q3 - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания, %;
R - коэффициент, учитывающий потери теплоты, обусловленные присутствием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается для твердого топлива 1,0;
Qнр - низшая теплота сгорания топлива, МДж/ кг.
Количество оксида углерода
GCO = 0,001 · CCO · B · (1 - q4/100) = 0,001 · 10,64 · 940 · (1 – 8,7/100 ) = = 9,131 т/год
где B - расход топлива, т/ год;
q4 - потери теплоты, вызванные механической неполнотой сгорания, %.
Задача 1.2
Определить количество выбросов (оксида углерода) при сгорании природного газа в камерной топке, расход топлива 940 т/год
Решение
Количество оксида углерода
Выход оксида углерода при сжигании природного газа
CCO = 0,5 · 0,5 · 35,91 = 8,98 кг/т
GCO = 0,001 · 8,98 · 940 · (1 – 0/100 ) = 8,44 т/год
Результаты расчетов
Наименование топлива |
Твердые вещества |
Оксиды серы |
Оксид углерода |
сернистый мазут |
0,73 |
18,05 |
9,131 |
природный газ |
- |
- |
8,44 |
Вывод: уголь – менее экологичный вид топлива, чем природный газ. Количество оксида углерода, выбрасываемого в единицу времени при сжигании угля больше, чем при сжигании природного газа. Выбросы вредных веществ меньше при камерной топке с использованием электрофильтра. Для уменьшения выбросов вредных газов необходимо использовать более экологичные виды топлива. Также можно использовать альтернативные источники энергии (солнечная энергия, электрическая энергия и т.д.).
2. Расчет количества вредных веществ, поступающих из газового объема трубопроводов и оборудования, находящихся под давлением.
Цель работы: расчет количества вредных веществ, поступающих из газового объема трубопроводов и оборудования.
Задача 2.1
Определить количество газовой смеси, выделяющейся через неплотности фланцевых соединений бывшего в эксплуатации цехового трубопровода.. Диаметр 200 мм, толщина стенки 6 мм, длина 140 м. Состав среды в трубопроводе: пропан – 30%, бутан – 70%. Температура газовой среды 60оС. Избыточное давление в трубопроводе 30 × 105 Па. Давление наружной среды 101325 Па.
Решение
Сделаем перерасчет массовых долей в мольные
2) Определим объем трубопровода
VТР. = 0,785 ∙ d2 ∙ l = 0,785 ∙ (0,2 - 0,006)2 ∙ 140 = 4,136 м3
3) Определим среднюю молекулярную массу
МСМ = S Mi xi = 44 ∙ 0,361 + 58 ∙ (1 – 0,361) = 52,946
где Мi - молекулярная масса компонента;
xi - мольная доля компонента.
4) Определим количество газовой смеси
G = 3,57 × 10-2 ∙ h × Pизб × m × V ∙ ( M / T )1/2 = 3,57 × 10-2 ∙ 2 × 30 × 105 × 0,001 × 4,136 ∙ ( 52,946 / (273 + 60 ))1/2 = 353,26 г/ч
где 3,57×10-2- коэффициент;
h - коэффициент запаса, при Ризб > 2×105 Па равен 2;
при 0,02×105 Па < Ризб < 2×105 Па равен 1,5;
Ризб - избыточное давление, Па;
m - коэффициент негерметичности, характеризующий падение давления в аппарате, ч-1;
V - объем аппарата, занимаемой газовой фазой, м3;
Т - абсолютная температура газа или пара в аппарате, К;
М - молярная масса газа.
5) По компонентам
пропан 0,361 ∙ 353,26 = 127,5 г/ч
бутан 0,639 ∙ 353,26 = 225,7 г/ч
Задача 2.2
Определить количество газовой смеси, выделяющейся через неплотности фланцевых соединений аппарата, диаметр аппарата 4 м, высота 15 м, степень заполнения жидкостью 0,85. Состав жидкости в аппарате: вода 25%; хлорбензол 75%. Газовая среда в аппарате: вода 13768 мг/м3, хлорбензол 5350 мг/м3. Влажность 50%, температура 80оС. Избыточное давление 10 × 105 Па. Давление наружной среды 101325 Па. Аппарат бывший в эксплуатации.
Решение
1) Сделаем перерасчет массовых долей в мольные
2) Определим объем аппарата
VАПП.=0,785 ∙ d2 ∙ H ∙ (1 - j) = 0,785 ∙ 42 ∙ 15 ∙ (1 - 0,85) =28,26м3
где j - коэффициент заполнения аппарата = 0,85;
3)Определим среднюю молекулярную массу
МСМ = S Mi xi = 18 ∙ 0,675 + 112 ∙ 0,325 = 48,055
4) Определим количество газовой смеси
G = 3,57 × 10-2 ∙ h × Pизб × m × V ∙ ( M / T )1/2 = 3,57 × 10-2 ∙ 2 × 10 × 105 × 0,003 × 4,71 ∙ ( 48,055 / (273 + 80 ))1/2 = 372 г/ч
5) По компонентам
вода 0,675 ∙ 372 = 251,1 г/ч
хлорбензол 0,325 ∙ 372 = 120,9 г/ч
Результаты расчетов
Наименование оборудования |
Количество вещества, г/ч |
Объем оборудования, м3 |
трубопровод |
353,26 |
4,136 |
аппарат |
372 |
28,26 |
Вывод: количество газовой смеси, выделяющейся через неплотности фланцевых соединений трубопроводов и аппаратов зависит от избыточного давления, температуры, объема аппарата и состава газовой смеси. Для уменьшения выбросов вредных веществ необходимо применять аппараты меньшего объема, уменьшить избыточное давление или увеличить температуру внутри аппарата.