Расчет выбросов основных загрязняющих веществ

Для энергоблока мощностью N=330 МВт (теплофикационный).

Котел паропроизводительностью D=1050 т/ч с технологией сжигания топлива – ЦКС.

Расчет проводился с применением методик, изложенных в [1,2] без учета экспериментальных данных для технологии ЦКС.

1 Общие положения

1. Сжигаемое топливо: Ирбейский 2Б.

2. Состав топлива для рабочего состояния (по предоставленным данным)

W^r_т=38,9%;

А^r_т=8,7%;

S^r_т=0,2%;

С^r_т=36%;

Н^r_т=2,2%;

N^r_т=0,6%;

О^r_т =13,4%.

3. Низшая теплота сгорания

Q _т=2850 Ккал/кг = 11,9415 МДж/кг.

1.4 Величина расхода топлива, для которого ведется определение выбросов

В=1 млн. тонн = 10⁹ кг.

2 Объемы воздуха и продуктов сгорания

2.1 Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания топлива

=0,0889(36+

+0,375*0,2)+0,265*2,2-0,0333*13,4=3,34 м³/кг.

2.2 Теоретический объем азота

=0,79*3,34+0,8*0,6/100=2,64 м³/кг.

2.3 Объем трехатомных газов

м³/кг.

2.4 Теоретический объем водяных паров

=

=0,111*2,2+0,0124*38,9+0,0161*3,34=0,78 м³/кг,

2.5 Коэффициент избытка воздуха на выходе из дымовой трубы α=1,4.

2.6 Объем водяных паров в дымовых газах при избытке воздуха

=0,78+0,0161*(1,4-1)3,34=0,8 м³/кг.

2.7 Объем дымовых газов, образующихся при избытке воздуха

=0,67+2,64+0,8+(1,4-1)3,34=5,4 м³/кг.

2.8 Объем дымовых газов на выходе из дымовой трубы [2] при расходе угля 1 млн. тонн

м³

3 Количество выбросов с полученным объемом дымовых газов при соблюдении заданных предельно допустимых концентраций (пдк)

3.1 Заданные ПДК основных загрязняющих веществ

3.2 Расчет производимого количества выбросов при соблюдении ПДК

3.3 Сводная таблица рассчитанных параметров

	Унос золы	SO2	NOх
Объем дымовых газов от сжигания 1 млн. тонн угля	V=8*109 м3
ПДК (мг/м3)	30	200 (100)	150
Количество выбросов при соблюдении ПДК	240 тонн	1600 (800) тонн	1200 тонн

4. Расчет количества выделившегося диоксида серы при сжигании заданного количества топлива

4.1 Количество диоксида серы SO_2, SO₃ в пересчете на SO₂, произведенное при сжигании заданного количества топлива [2, стр. 14], [3]

При расчетах использовались следующие значения: B – заданный расход топлива = 10⁹ кг; S^r – содержание серы в топливе для рабочего состояния; - процент улавливания соединений серы золовыми и шлаковыми частицами (принят ориентировочно).

4.2 Оценка значения коэффициента

- состоит из суммы процентов улавливания соединений серы золой и шлаком в топке котла, при этом:

принят равным 3% на основе данных, изложенных в [2, табл. 2.6, стр. 14] для углей, имеющих схожее содержание CaO;

принят равным 2% (ориентировочно).

5 Расчет необходимого количества известняка (CaCo3) для реакции нейтрализации оксидов серы в слое (цкс)

5.1 В данном расчете рассматривается вариант нейтрализации образующегося SO₂ известняком (CaCO₃) с загрузкой его в слой реагирующего топлива.

5.2 Реакции нейтрализации SO₂

; (1)

(2) Продуктом реакции является минеральное образование - ангидрит (стабилен до 1000 ⁰С, при более высокой температуре реакция идет в обратном направлении.)

5.3 Запишем приведенные выше химические реакции с молярными массами (К_М) реагирующих элементов, отнесенными на 1 моль вещества [4]

К_М: ,

или

Из приведенных уравнений видно, что при термическом разложении 1 кг CaCО₃ выделяется 560 г или 0,56 кг СаО.

Далее:

К_М: ;

или

Таким образом, 1кг CaCО₃ реагирует с 0,64 кг SО₂ при этом выделяется 1,36 кг CaSO₄, 0,44 кг СО₂ и затрачивается 0,16 кг О₂.

5.4 Количество выделившегося SO₂ (см. п. 4.1)

5.5 Оценка количества выбросов с учетом заданных ПДК

5.5.1 Расчет количества выбросов при заданных ПДК (см. пункт 3.2)

5.5.2 Вычтем из полученного количества образованных SO₂ допустимое количество выбросов

5.6 Расчет количества CaCО₃ для нейтрализации произведенного количества SO₂

Из п.5.3 видно, что для нейтрализации 1 кг SO₂ требуется 1,56 кг CaCО₃ (100/64=1,5625).

Таким образом:

По рекомендации [3] для нейтрализации 90% SO₂ требуется вводить поправочный коэффициент к теоретически необходимому количеству CaCО₃.

К= 1,5-2.

Учитывая низкое содержание серы в топливе и прочие условия, установим значение коэффициента К=1,7. Реальное значение коэффициента К должно устанавливаться опытным путем.

5.7 Расчет количества СО₂, выделившегося при протекании реакции (1)

5.7.1 Запишем исходную реакцию с молярными массами (К_М) реагирующих элементов, отнесенными на 1 моль вещества

К_М:

Значит при разложении 1 кг CaCО₃ выделяется 0,44 кг СО_2.

Таким образом, при разложении 5834,4 т CaCО₃ выделится 0,44*5834,4 т = 2567,14 т = 2567,14*10³ кг СО₂ и 0,56*5834,4 т = 3267,26 т = 3267,26 *10³ кг СаО.

При разложении 7956 т CaCО₃ выделится 0,44*7956 т = 3500,64 т = 3500,64*10³ кг СО_2. и 0,56*7956 т = 4455,36 т = 4455,36*10³ кг СаО.

5.7.2 Вычислим объем выделившегося СО₂, при разложении СаСО₃

Из уравнения Менделеева-Клапейрона:

м³;

м³.

5.8 Сравнение с объемом выделяющихся дымовых газов

Объем выделяющихся дымовых газов при сжигании заданного количества топлива

м³

Таким образом, можно сделать вывод о незначительности получаемого объема СО₂, а ранее проведенные расчеты не подвергнутся значительной корректировке.

5.9 Определение количества теплоты (Q), необходимого для протекания реакции термического разложения природного известняка

5.9.1 Запишем исходную химическую реакцию с теплотой образования веществ, выраженной в кДж/моль. Знак данной величины учитывает выделение (поглощение) теплоты [4], [5].

Q_в-ва :

Из закона Гесса:

В пересчете на необходимое количество CaCО₃

5.9.2 Расчет количества топлива, необходимого для выделения заданного количества теплоты

Расчет осуществляется по формуле

Таким образом, к заданному количеству топлива (см. п. 1.4) необходимо добавлять полученные значения.

При вычислениях использованы следующие обозначения:

- необходимое количество топлива для производства заданного количества теплоты;

- необходимое количество теплоты для реакции (1);

- низшая теплота сгорания топлива;

- К.П.Д. котельной установки (принят ввиду отсутствия данных).