ЭКОЛОГИЯ задачи / 6_1_zadacha
.pdfЗадача 6. Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании твердого топлива в котле при выбросе их в атмосферу
Условие
С учетом фоновой концентрации загрязняющего вещества в районе расположения источника выброса определить суммарную концентрацию и сравнить её с величиной максимальной разовой, предельно допустимой концентрацией (ПДКмр) данного загрязняющего вещества.
№ |
Паропроизводительность |
Тип топлива и |
Тип топочной |
КПД, ηк, % |
|
котла, D, т/ч |
месторождение |
камеры |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Кузнецкий бассейн |
Слоевая топка с |
|
|
17 |
1 |
неподвижной |
87 |
||
Антрацит |
|||||
|
|
решеткой |
|
||
|
|
|
|
Расход топлива в котле определяется его паропроизводительностью D[т/ч], энтальпиями пара и подаваемой в котёл питательной воды in, inв [кДж/кг], нихжей теплотой сгорания топлива Qнр [кДж/кг] и коэффициентом полезного действия котла, ηк, %.
Для этого используется формула
Bk |
|
D(in inв ) |
|
|
2,5(2800 300) |
|
189,557(г / с) |
(1); |
||||
3,6Q р |
|
к |
0,01 |
3,6 10,527 87 0,01 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле :
Qн 339,5С р 1256H p 109(O p S p ) 25,8(9H p W p ) (2);2,489 104 (кДж / кг)
Где: Cp, Hp, Op, Sp, Wp,- содержание углерода, водорода, кислорода, серы, и влажности в топливе в процентах, для данного варианта равны [%]:
Sp=0,3
Cp=65,7
Hp=3
Np=1,7
Op=3,1
Аp=16,2 Wp=7
1
Для паровых котлов, работающих на предприятиях железнодорожного транспорта, энтальпию пара можно принимать iп=2800 [кДж/кг], а энтальпию питательной воды iпв=300 [кДж/кг].
Переводим Qнр [кДж/кг], в Qнр [МДж/кг].
Q нр [МДж/кг]=10-3 Qн [кДж/кг]= 10,527
Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) Мm [г/с], выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами от котла, определяется по формуле:
|
|
0,01В |
|
|
А p q |
|
Q р |
)(1 |
|
) |
|
М |
|
(а |
|
|
н |
|
|
||||
|
|
4 32,680 |
|
(3); |
|||||||
|
m |
к |
|
ун |
|
|
ny |
|
|||
5,191(г / с)
Где:
1.Вк - расход топлива, г/с;
2.А p - зольность топлива на рабочую массу, %;
3.а ун - доля золы, уносимой газами из котла (для бурого угля- 0,25);
4.ny - доля золы, улавливаемой пылеуловители (эффективность работы
пылеуловителя в долях)(при отсутствии пылеудалителей равна 0);
5. qi - потери теплоты от химической или механической неполноты сгорания топлива в % для данного варианта (q3=0.5; q4=3÷2=2,5);
6.Qнр - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
7.32,680, МДж/кгтеплота сгорания углерода.
Первое слогаемое правой части формулы (3) представляет массовое количество летучей золы, а второе - массовое количество коксовых остатков, образующихся в топке, а также выбрасываемых в атмосферу.
Массовый выброс в атмосферу в пересчете на NO2 (г/с) определяется по формуле:
М |
NO |
В Q р K |
NO |
|
r |
(г / с) |
(4); |
|
к н |
|
|
|
|||
|
x |
|
2 |
|
|
|
|
Где
1.Вк - расчетный расход топлива (кг/с) по формуле (1);
2.Qнр - низшая теплота сгорания топлива (МДж/кг);
3.K NO2 - удельный выброс оксидов азота слоевом сжигании твердого
топлива (г/МДж);
Величина K NO2 определяются по формуле:
2
|
|
|
|
|
0,3510 3 |
|
|
100 R6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
NO |
а |
(1 5,46 |
) |
4 Q p q |
R |
0,00491 |
(5); |
|||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Т |
100 |
|
|
н |
|
|
|||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Где: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
аТ - коэффициент избытка воздуха в топочной камере, которую можно |
|||||||||||||
|
принять аТ =2,5; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2. |
R6 - характеристика гранулометрического состава угля – остаток на |
|||||||||||||
|
сите при просеивании с размером ячеек 6 мм, %. Она принимается по |
|||||||||||||
|
сертификату на топливо, дл данного варианта равна 70%; |
|
||||||||||||
3. |
q |
R |
-тепловое напряжение зеркала горения топлива в слое, МВт/м2. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Величина qR определяется о формуле:
q |
|
|
QT |
МВт/м2 |
(6); |
R |
|
||||
|
|
F |
|
||
|
|
|
|
||
Так как отсутствуют данные по |
зеркало горения, |
qR=0.82 МВт/м2 (бурый |
|||
уголь)
4. r - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решётку, на образование оксида азота
|
|
|
|
|
r |
1 0,075 |
r 0,686 |
(7) |
|
Где r – степень рециркуляции дымовых газов, % (можно принимать
15÷20% =17,5%).
В связи с установленными разделителями ПДК на оксиды и диоксиды азота:
|
|
|
M NO |
0.85M NO |
0,00621 |
(8); |
|
|
|
2 |
x |
|
|
|
|
|
M NO 0.15M NO |
0,0011 |
(9); |
|
|
|
|
|
x |
|
|
Массовый выброс оксидов серы (SO2) c дымовыми газами от котла в |
||||||
атмосферу (г/с) определяется по формуле: |
|
|
|
|||
|
M |
SO2 |
0,02B |
S p (1 )(1 ) |
|
|
|
|
k |
SO2 |
SO2 |
(10) |
|
|
0,445(г / с) |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
Где: |
|
|
|
|
|
|
1. |
Bk - расход топлива (г/с); |
|
|
|
|
|
2. S p - содержание серы на рабочую массу, %; |
|
|||||
3. |
|
|
|
|
летучей |
золой в котле и |
SO - доля оксидов серы, связываемых |
||||||
2
равняется (0,1÷0,2) =0,15;
3
4. - доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловители вместе
SO2
с улавливанием твёрдых частиц. В сухих золоуловителях, или при их отсутствии равен 0, в мокрых равен (0,02÷0,03)=0.
Оценка величины массовых выбросов оксида углерода с дымовыми газами от котла (г/с) может быть выполнена по формуле :
M СO Bk q3 RQнp 10 3 (1 |
|
q4 |
) |
|
|
100 |
(11); |
||||
|
|
||||
1,058(г / с)
Где R- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксидов углерода, принимается равным 1.
4