Книги / Теплогенерирующие установки. Часть 2. Губарев А.В. 2008 г. / Теплогенерирующие установки. Часть 2. Губарев А.В. 2008 г / 05_тгу_упдо_глава_05

112

Глава 5. РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ И ВЫБОР ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере производится при неблагоприятных метеорологических условиях, а именно при опасной скорости ветра. Под опасной скоростью ветра понимают скорость, при которой концентрация вредных примесей на уровне обитания человека достигает максимальных значений.

В современных производственных и отопительных котельных дымовая труба служит не для создания тяги, а для отвода продуктов сгорания на определенную высоту, при которой обеспечивается рассеивание вредных веществ до допустимых санитарными нормами концентраций в зоне нахождения людей (ПДК).

С целью определения минимальной высоты дымовой трубы предварительно определяются выбросы вредных компонентов с уходящими газами.

Определяется выброс твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива), г/с

,

(5.1)

где B – расход топлива, г/с; A^р – зольность топлива на рабочую массу, %; q₄ – потери теплоты из-за механической неполноты сгорания топлива, %; – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; a_ун – доля золы, уносимой газами из котла; η_зу – степень улавливания золы в золоуловителе.

Степень улавливания золы в золоуловителе определяется по формуле

,

(5.2)

где C_вх и C_вых – концентрация золы на входе и выходе золоуловителя.

Определяется выброс оксидов серы (по сернистому ангидриду), г/с

,

(5.3)

где S^р – содержание серы в топливе, %; – доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле; – доля оксидов серы, улавливаемых в мокрых золоуловителях (зависит от расхода и общей щелочности орошающей воды, а также от приведенной сернистости топлива); – доля оксидов серы, улавливаемых в установках сероочистки дымовых газов; n_о, n_к – длительность работы установки сероочистки и котла соответственно, ч/год.

Определяется выброс оксидов азота. Приведенная ниже формула для расчета выбросов оксидов азота эмпирическая и приемлема для паровых котлов паропроизводительностью более 30 т/ч и водогрейных котлов тепловой производительностью более 35 МВт.

Суммарное количество оксидов азота , выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива, вычисляют по формуле, г/с

,

(5.4)

где B – расход топлива, г/с; K – коэффициент, характеризующий выход оксидов азота в зависимости от номинальной и фактической производительности котла, кг/т у.т.; β₁ – коэффициент, учитывающий влияние на выход оксида азота качества сжигаемого топлива (содержание N^г); β₂ – коэффициент, учитывающий конструкцию горелок; β₃ – коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления; ε₁ – коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов на снижение NO_x в зависимости от условий подачи их в топку; ε₂ – коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксидов азота при подаче части воздуха помимо основных горелок (при двухступенчатом сжигании); r – степень рециркуляции дымовых газов; η_аз – доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке; n_аз, n_к – длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год.

С учетом трансформации монооксида азота в диоксид в атмосферном воздухе доля NO₂ и NO в приземном слое атмосферы составляет, г/с

,	(5.5)
,	(5.6)

где , – молекулярные массы NO и NO₂.

При наличии в дымовых газах диоксида серы и диоксида азота необходимо учитывать их совместное воздействие на атмосферу. В этом случае количество вредных примесей определяется по формуле, г/с

.

(5.7)

Высота дымовой трубы определяется из выражения, м

,

(5.8)

где A – коэффициент, учитывающий условия рассеивания (принимается в зависимости от климатических условий района размещения ТЭС или котельной от 120 до 240); M – суммарное количество вредных примесей, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания (для газообразных примесей F = 1, для пыли F = 2); m – безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода дымовых газов из устья трубы; c_ф – фоновая концентрация вредных примесей в атмосфере, мг/м³; N – число дымовых труб одинаковой высоты; ΔT – разность между температурой дымовых газов на выходе из трубы и средней температурой воздуха, К; V_тр – объемный расход дымовых газовчерез трубу при температуре их в выходном сечении, м³/с.

Диаметр устья трубы, м

,

(5.9)

где w₀ – скорость газов в устье, м/с (принимается от 15 до 45 м/с в зависимости от высоты трубы).

Если в дымовых газах имеются вещества, отличающиеся значениями ПДК, высоту трубы принимают по наибольшему значению, определяемому из соотношения (5.8).

Наилучшее рассеивание вредных веществ в атмосфере достигается при отводе всех дымовых газов котельной или ТЭС через одну трубу.

Конструкция дымовой трубы зависит от высоты, агрессивности дымовых газов, мощности источника выброса дымовых газов, свойств золы и способа золоулавливания.

При слабоагрессивных и неагрессивных дымовых газах применяются дымовые трубы с коническим газоотводящим стволом и с вентилируемым воздушным зазором или без него. При сжигании сернистых мазутов или углей, образующих агрессивные дымовые газы, целесообразна установка обслуживаемых дымовых труб высотой более 240 м с газоотводящим стволом постоянного сечения из стали или кислотоупорного материала. Трубы с противодавлением в зазоре рекомендуется сооружать высотой 240 м и ниже.

Основное требование, предъявляемое к дымовым трубам, – это их высокая надежность. В течение всего срока эксплуатации (30 – 50 лет) труба должна обеспечивать работу ТЭС или котельной без проведения ремонтов.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под опасной скоростью ветра?

2. Что является критерием выбора высоты дымовой трубы?

3. Каков алгоритм определения минимальной высоты дымовой трубы?

4. Какие требования предъявляются к дымовым трубам?