ЭКОЛОГИЯ задачи / ekologia2
.pdf
где :
L (м) - длина линейного источника (аэрационного фонаря)
Сmax , Lmax – максимальная концентрация в приземном слое атмосферы и расстояние от центра источника до точки на земле с максимальной концентрацией при выбросе загрязняющего воздуха из одиночного источника с круглым устьем трубы D и массой выбрасываемого в атмосферу загрязняющего вещества М г/с, принимаемой сумме выбросов из всего аэрационного фонаря.
Величина Сmax мг/м3 определяется по формуле:
Сmax i |
AM F n D эфф |
= |
|
i i экв |
|||
8VH 4 3 |
|||
|
|
где
А – коэффициент, зависящий от вертикального и горизонтального изменения температуры в атмосфере
М (г/с) – масса загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу с холодным загрязненным воздухом из аэрационного фонаря;
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих частиц в атмосферном воздухе
N - коэффициент, учитывающий условия выброса вентиляционного воздуха из устья источника выброса;
V ( м3/с) – объемный расход вентиляционного воздуха, выбрасываемый в атмосферу из аэрационного фонаря;
H (м) – высота источника выброса над уровнем земли;
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот не более 50 м на 1 км - = 1.
Эффективный эквивалентный диаметр устья аэрационного фонаря Dээ кфв (м) определяется по формуле:
Dэквэфф |
2LV |
= |
|
L2W0 V |
|||
|
|
где:
W0 , м/с - скорость выхода загрязненного воздуха из аэрационного фонаря,
Значение коэффициента n определяется по формуле
n 0.532vх 2 2.13vх 3.13 =
где х |
1.3 |
W0 Dэквэф |
= |
|
Н |
||||
|
|
|
Расстояние Lmax (м) от точечного источника выброса до места, где приземная концентрация загрязняющего вещества достигает максимального значения Сmax определяется по формуле
Lmax |
|
5 Fi |
|
|
Hd = |
4 |
|
||||
|
|
|
|
|
Где |
|
|
|
|
|
d=5,7 |
при vх |
0,5 |
|
||
d=11,4 vх |
при |
0.5 vх |
2 |
||
|
|
|
|
|
|
d=16 х |
при |
vх 2 |
|||
Безразмерные коэффициенты S1 и S2 определяются в зависимости от отношения (L/Lmax) по формулам
S1 = |
1 0,45(L / Lmax ) |
|
|
= |
||
1 0,45(L / L |
max |
) 0,1(L / L |
max |
)2 |
||
|
|
|
|
|
||
S2 = |
1 |
= |
|
||
1 0.6(L / Lmax ) |
Находим суммарную концентрацию загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы определяется по формуле
С = Сmaxлин + Сф =
где Сф (мг/м3) – фоновая концентрация загрязняющего вещества в атмосфере в районе расположения источника выброса.
Таблица 1.Расчетные (найденные)значения
Вывод
Задача№6. Определение массового количества загрязняющих
веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании твёрдого топлива в котле при выбросе их в атмосферу
|
|
|
Условие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Паропро |
Тип |
|
|
|
КП |
|
|
|
ва |
изводите |
|
|
Тип |
|
|
||
|
топлива и |
|
Д |
|
|
||||
|
ри |
льность |
месторожд |
топочной |
к , |
|
|
||
|
ан |
котла D, |
камеры |
|
|
||||
|
ение |
|
% |
|
|
||||
|
та |
т/ч |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Печорский |
камерные |
|
|
|
||
|
|
|
бассейн. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
топки с |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
13 |
6,5 |
Каменный |
твёрдым |
87 |
|
|
||
|
|
|
уголь |
|
шлакоудале |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход |
топлива |
в |
котле |
определяется |
его |
||||
паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара и подаваемой в котёл питательной воды iп, iпв (кДж/кг), низшей теплотой сгорания
топлива Q р (кДж/кг) и коэффициентом полезного действия котла |
к |
, %. |
|||||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
Для этого используется формула |
|
|
|||||||
Вк |
|
D (iп |
iпв ) |
|
= |
|
|
||
3,6 Q р |
к |
0,01 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле:
Qн 339,5C р 1256 H p 109 O p S p 25,8 9H p W p =
где С р , Н р , О р , S p , W p - содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влажности в топливе в процентах.
Ср =59,6
Нр =3,8
Ор =5,4
S p =0,8
W p =7
A p =23,6
N p =1,3
Для паровых котлов, работающих на предприятиях
железнодорожного транспорта, энтальпию пара можно принимать iп =
2800 кДж/кг, а энтальпию питательной воды iпв = 300 кДж/кг.
Qнр в кДж/кг для дальнейших расчётов следует перевести в размерность МДж/кг.
Qнр МДж/кг = 10-3 Qнр =
Суммарное количество твёрдых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) М т (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами от котла, определяется по формуле
М т 0,01 Вк |
(аун А р q4 |
Q р |
) (1 пу ) = |
|
н |
||||
32,680 |
||||
|
|
|
где
Вк - расход топлива, г/с;
Ар - зольность топлива на рабочую массу, %;
аун - доля золы, уносимой газами из котла (для бурого угля – 0,25;
каменного – 0,2; антрацита – 0,35);
пу - доля золы, улавливаемой в пылеуловителе (эффективность работы пылеуловителя в долях);
q4 - потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива в %
Qнр - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; 32,680 МДж/кг – теплота сгорания углерода
Первое слагаемое правой части формулы (6.3) представляет массовое количество летучей золы, а второе – массовое количество коксовых остатков,
образующихся в топке, и также выбрасываемых в атмосферу Массовый выброс в атмосферу:
М NOx Вк Qнр K NO2 r =
где
Вк - расчётный расход топлива (кг/с)
Qнр - низшая теплота сгорания топлива (МДж/кг), K NO2 - удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твёрдого топлива (г/МДж).
K NO |
2 |
- удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твёрдого |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
топлива (г/МДж). |
|
|
|
|
|
|
||||||
Величина K NO |
определяется по формуле |
|
||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,35 10 3 |
|
(1 5,46 |
100 R6 |
|
|
|
|
||
K |
NO2 |
T |
) 4 Q р q |
R |
= |
|||||||
|
||||||||||||
|
|
|
100 |
|
н |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где T - коэффициент избытка воздуха в топочной камере, которую можно принять T =2,5;
R6 - характеристика гранулометрического состава угля – остаток на сите при просеивании с размером ячеек 6 мм, %. Она принимается по сертификату на топливо. Для каменных углей принимается 80%, для бурого угля 70%, для торфа 30%, для дров 0%.
qR - тепловое напряжение зеркала горения топлива в слое, МВт/м2.
Величина qR определяется по формуле
qR QFT =
При отсутствии данных по площади зеркала горения F величину qR можно принимать:
для бурого угля – 0,82 МВт/м2;
r - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решётку, на образование оксидов азота
r 1 0,075
r =
где r - степень рециркуляции дымовых газов, % (можно принимать 15
20%).
В связи с установленными раздельными ПДК на оксиды и диоксиды азота и с учётом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяются с учётом различия в молекулярной массе на составляющие
M NO2 0,85 M NOX =
M NO 0,15 M NOx =
Массовый выброс оксидов серы (SO2) с дымовыми газами от котла в атмосферу (г/с) определяется по формуле
|
|
|
|
|
|
M SO 0,02 Bк S |
p |
(1 |
SO |
) (1 SO |
) = |
|
|||||
2 |
|
|
2 |
2 |
|
где Bк - расход топлива, г/с;
S p - содержание серы на рабочую массу, %;
- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;
SO2
- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе вместе
SO2
с улавливанием твёрдых частиц.
Оценка величины массовых выбросов оксида углерода с дымовыми газами от котла (г/с) может быть выполнена по формуле
M CO Bк q3 R Qнр 10 3 (1 100q4 ) =
Где:
R - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксидов углерода. Она принимается для твёрдого топлива равной1.
Ответ:
Таблица1.Рассчитанные параметры
Задача №7. Определение массового количества загрязняющих
веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании жидкого топлива в котле при выбросе их в атмосферу
Условие
№ |
Тип топлива |
Паропроизводительность |
Коэффициент |
|||
варианта |
|
котла D, т/ч |
|
полезного |
|
|
|
|
|
|
|
действия |
|
|
|
|
|
|
котла к , % |
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
малосернистый |
|
6,5 |
|
85% |
|
|
мазут |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход |
топлива |
в |
котле |
определяется |
его |
|
паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара и подаваемой в котёл питательной воды iп, iпв (кДж/кг), низшей теплотой сгорания
топлива Q р (кДж/кг) и коэффициентом полезного действия котла |
к |
, %. |
|||||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
Для определения расхода топлива используется формула |
|
|
|||||||
Вк |
|
D (iп |
iпв ) |
|
= |
|
|
||
3,6 Q р |
к |
0,01 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
Низшая теплота сгорания топлива Qнр определяется по формуле
Qн 339,5C р 1256 H p 109 O p S p 25,8 9H p W p =
где С р , Н р , О р , S p , W p - содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влажности в топливе в процентах согласно химическому составу топлива
Ср =85,3
Нр =10,2
Ор =0,4
S p =0,5
W p =3
A p =0,3
N p = 0,3
Для паровых котлов, работающих на предприятиях железнодорожного транспорта, энтальпию пара можно принимать iп = 2800 кДж/кг, а энтальпию питательной воды iпв = 300 кДж/кг.
Для дальнейших расчётов полученную величину Qнр в кДж/кг следует перевести в размерность МДж/кг.
Qнр МДж/кг = 10-3 Qнр =
Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчёте на NO2 (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле
М NOx Вк Qнр K NO2 1 (1 р ) (1 б ) =
где Вк (кг/с) – расчётный расход топлива, определённый по формуле
(7.1);
Qнр (МДж/кг) – низшая теплота сгорания топлива;
K NO2 (г/МДж) – удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута.
Для паровых котлов K NO2 0,01
D 0,1=