2. Технология рабочего процесса котельной

На рис.1 приведена схема котельной установки. Топливо механическими приспособлениями подается в верхнюю часть котельного здания. Против каждого котла располагается бункер, из которого топливо под действием силы тяжести по рукаву спускается в топку. В топке топливо на полотне колосниковой решетки забрасывается механически и частично струей воздуха. Воздух нагнетается в топку вентилятором. Если установлен воздухоподогреватель, то воздух сначала пропускается через воздухоподогреватель, а затем нагнетается в топку. Топливо сгорает на решетке и в топочном пространстве, образуя горячие газы.

Дымовая труба и дымосос создают условия при которых газы перемещаются по газоходам парового котла, пароперегреватели, экономайзеры и воздухоподогреватель, где, отдавая тепло, охлаждаются до рекомендуемых температур, а затем, происходя через золоуловитель, удаляется через дымовую трубу в атмосферу. Очаговые остатки (зола и шлак) удаляют из топки в систему шлакозолоуловителя.

Водяной пар, направляемый из котельной для использования в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, а так же и в производственных аппаратах превращается в конденсат, который в своей большей части возвращается в котельную. Конденсат по существу представляет собой дистиллированную воду, почти без примесей. Однако в ней могут быть растворены кислород воздуха и уникислоты, вызывающие коррозию отдельных элементов котельной установки, поэтому конденсат перед питательным баком предварительно пропускают через деаэратор. При эксплуатации систем теплоснабжения, чтобы снизить тепловые потери, необходимо возвращать возможно больше конденсата.

Питательная вода для котельного агрегата берется из различных источников водоснабжения. Вода содержит соли, которые при нагревании и испарении отлагаются на стенках котла в виде накипи. Накипь затрудняет теплопередачу, а в трубах, расположенных в топочном пространстве, вызывает нагрев стенки. Чтобы этого не происходило, вода обрабатывается в специальных фильтрах, пропускается через деаэратор, а затем сливается в совмещенный с деаэратором питательный вал.

Из питательного вала вода при помощи насоса нагнетается через экономайзер в котле. Подача воды регулируется автоматически так, чтобы уровень питательной воды находился в пределах водоуказательного стекла. Котел всегда рассчитан на определенное давление, за которым наблюдают по манометру. С увеличением расхода пара давление в котле падает, и кочегар форсирует работу топки, увеличивая подачу воздуха и топлива одновременно увеличивая тягу.

Дополнительная подача воды из-за утечек подвергается химической обработке с целью снижения ее жесткости.

На рис.2 и рис.3 приведена схема циклона НИИОГАЗ и его геометрические размеры.

3. Расчет рассеивания выбросов вредных веществ в атмосферном воздухе

При проектировании объектов наибольшей практический интерес представляют данные о неочистных уровнях предельных концентраций и расстояния выброса вредных веществ. Приземной считается концентрация в двухметровом слое над поверхностью земли. Для выброса нагретой газовоздушной смеси из одного источника с круглым устьем ее можно рассчитать по формуле:

С_m = ,

где C_m – массосместительная предельная концентрация вредных веществ (мг/м³);

A – коэффициент, зависящий от температурной стратификаций атмосферы, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе (с);

М – масса вредного вещества, выбрасываемого из источника, мощность выброса (г/с);

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы;

H – высота источника выброса над уровнем земли (м);

- разность между температурой выбрасываемой газовой смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в (град);

V₁ – объем газовоздушной смеси (м³/c).

Мощность выброса (М) и расход газовоздушной смеси (V₁) при проектировании определяются технологическими расчетными принимаются в соответствии с нормативами данного производства. В расчёте принимаются реальные, наибольшее неблагоприятные сочетания расхода смеси и мощности выброса, при которых достигается максимальное значение придельных концентраций. Для расчёта расхода газовоздушной смеси можно использовать формулу:

V₁ = ,

где D – диаметр устья источника выброса (м);

V₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья (м/с);

Безразмерный коэффициент F принимают:

- для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п.) F=1

- для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% F=2; от 75 до 90% F=2,5;

менее 75% и при отсутствии очистки F=3.

Если в выбросах содержится водяной пар, интенсивно конденсируется в течение всего года, то F=3

Значение коэффициента A, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимально принимается равным 200 для Европейской части и Урала севернее 52⁰ с.ш. и т.д.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от вспомогательных материалов:

f = 1000 ; V_m = 0,65

при f < 100; m = ;

при f 100; m = ;

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от V_m:

n = 1 при V_m 2;

n =3- , при 0,3<V_m<2

n = 3, при ≤0,3

При определении значения следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_В ⁰С, равной средней максимальной температуре наружного воздуха наибольшего месяца года по СН и П 2.01.01-85, а температуру выбрасываемой в атмосферу смеси Т_Г – по действующим для данного производства технологическими нормативами, при этом нужно учитывать подсос воздуха и охлаждение выбросов в случае приминении мокрой пыли – и газоочистке.

Исходные данные

B*	Тг	ТВ	V0	Cф
г/с	0С	0С	м/с	An	CO	SO2	NO2
500	75	20	6,587	0,4	4,4	0,25	0,065

ПДК (П) = 0,5 мг/м³

ПДК (СО) = 5 мг/м³

ПДК (SO₂) = 0,5 мг/м³

ПДК (NO₂) = 0,085 мг/м³

Расчет параметров газа на выходе котельной установки. Определяется объемом дымовых газов, а также моментально разовые выбросы золы A_n, SO₂, CO, NO₂ при следующих показателях:

1. Расчетный расход топлива на один котел (B^* = 500 г/с)

2. Температура отходящих газов из устья трубы (Т_Г = 75 ⁰С)

3. Коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой ( =1,75)

4. Потери теплоты с уносом от механической полноты сгорания топлива

(q= 1%)

5. Потери теплоты неполноты сгорания топлива:

- механической = 6%

- химической = 0,5%

6) Для твердых частиц задерживающихся золоуловителем ( = 0,85)

7) Для оксидов серы, связанных летучей золой в котле ( = 0,1)

8) Для оксидов серы, уловленных газоуловителем в котле ( = 0)

9) Средняя теплота сгорания горючих в уносе: Q_ср = 32,1 МДж/кг

Q_Н = 25 МДж/кг

10) Характеристика топлива:

A_П = 10,8 %;

S = 0,5%

W (влаги в рабочей массе) = 10,6%

С = 66,4%

H = 3,4 %

N = 1,4%

О₂ = 7,0%

11) Коэффициенты характеризующие:

- долю потерь теплоты, обусловленную содержанием СО продуктов горения: R = 1;

- влияние состава топлива на выход NO_x: = 0,9

- коэффициент учитывающий строение горелки: = 1;

- коэффициент, учитывающий шлаков удаления: = 1;

- эффективность воздействия рециркулирующих газов: = 1;

- снижение выбросов NO_x при двухступенчатом сжигании: = 1;

- степень рециркуляции дымовых газов: r = 0;

- выход NO (кг/т) условного топлива: = 5,9.