4.5 Вынос оксидов ванадия

Выброс окислов ванадия в пересчете на пятиоксид ванадия (т/год, г/с) в атмосферу с дымовыми газами котлов рассчитывают по формуле

, (50)

где  содержание оксидов ванадия в жидком топливе в пересчете на V₂O₅, г/т; _ос  коэффициент оседания оксидов ванадия на поверхностях нагрева котлов (для котлов с промежуточными пароперегревателями и без пароперегревателей η = 0,05+0,07); _ул  доля твердых частиц продуктов сгорания жидкого топлива, улавливаемых устройствами очистки получают из опыта.

5 Выделение аэрозольных продуктов горения щелочных металлов (натрий, калий, литий и др.) в случае их протечки из технологического оборудования

При производстве или использовании щелочных металлов в качестве высокотемпературного теплоносителя (300700 ^оС) любая их протечка из технологической системы в присутствии кислорода воздуха сопровождается интенсивным горением металла и обильным образованием аэрозольных продуктов его горения. Скорость выгорания, например, пролитого на пол помещения жидкого натрия составляет около 40 кг/м²·ч или 2,1 кг/м²·ч % О₂. Вынос продуктов горения (в основном Nа₂О) в атмосферу в виде аэрозолей достигает 15 % от сгоревшей массы натрия. Изменение концентрации аэрозолей продуктов горения в атмосфере помещения можно описать уравнением

, (51)

где V – объём горения, м³; C – массовая концентрация аэрозолей, г/м³; I – интенсивность генерации аэрозолей, г/с; λ_в – постоянная выведения аэрозолей из объёма помещения, с^1; (здесь f – производительность вентиляции, м³/с; ; λ₁ и λ₂ – постоянные осаждения аэрозолей на пол и стены соответственно, с^1).

Для случая горения пролитого на пол натрия интенсивность генерации аэрозолей может быть записана в виде:

, (52)

где S – площадь горения, м²; р  скорость выгорания металла, г/(м²·с·% О₂); k – доля металла, переходящего в аэрозоли при горении; V_к  объем кислорода в помещении, м³.

Изменение содержания кислорода в помещении во времени определяется формулой

(53)

или

, (54)

где v_k – объем, занимаемый одной грамм-молекулой кислорода при нормальных условиях, м³; А_м – атомный вес металла.

С учетом того, что медианный аэродинамический диаметр частицы продуктов горения (это диаметр сферы, которая имеет единичную плотность ρ=1 г/см³ и обладает такой же конечной скоростью оседания, как и рассматриваемая частица) составляет 4–9 мкм с геометрическим стандартным отклонением δ=1,4+2,1, можно для определения скорости оседания таких частиц применить формулу Стокса: сопротивление газа движению частицы выражается в виде действия гидродинамической силы

F=m·g=6·π·r·υ, (55)

где m – масса аэрозольной частицы; g – ускорение силы тяжести; η – коэффициент динамической вязкости воздуха; r – радиус аэрозольной частицы; υ – скорость оседания частиц под действием силы тяжести.

В этом случае постоянная оседания аэрозолей на пол помещения определяется как: λ₁=υ·S_п/V или λ₁=2/9·g·ρ·r²/η · S_п/V. Из опыта известно: , тогда:

(56)

где S_n – площадь пола; ρ – плотность вещества частицы.

Постоянная оседания аэрозолей на стены помещения определяется по формуле

, (57)

где S_ст – площадь стен; С – массовая концентрация аэрозолей.

Исходя из этого уравнение изменение содержания аэрозольных продуктов горения металла в атмосфере помещения имеет вид:

, (58)

При утечке аэрозолей продуктов горения щелочного металла из помещения происходит загрязнение окружающей среды. Концентрация аэрозолей в факеле на местности может быть оценена по формуле

, (59)

где Q – суммарный выброс аэрозолей во внешнюю среду; σ_y, σ_z – горизонтальные и вертикальные параметры рассеяния аэрозолей в зависимости от расстояния (х) до точки детектирования, м; с – коэффициент принимаемый равным 0,5; А – поперечное сечение здания, м²; u – скорость ветра, м/с; υ – скорость оседания аэрозолей, м/с.