3.2.3. Расчет выбросов оксида углерода

Количество оксида углерода, выбрасываемого в единицу времени (т/год, г/с) при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч, рассчитывают по формуле:

G_СО=0,001 С_СО В (1 -q₄/100)

С_СО - выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т или кг/тыс.м³ топ­лива:

C_СО ⁼ q₃R- Q^P_H,

где q₃ - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

R - коэффициент, учитывающий потери теплоты, обусловленные присутст­вием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается для твердого топлива 1,0; 0,5 –для газа; для мазута 0,65;

Q'_u- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг, МДж/м³;

q₄ - потери теплоты, вызванные механической неполнотой сгорания топлива,

%.

В отсутствии эксплуатационных данных значения q₃, q₄ принимаются по табл. 8; для ориентировочной оценки выброса оксида углерода М_со, т/год (г/с) можно воспользоваться формулой:

G_СО = 0,001 В Q^Р_Н К_а (1 -q₄/100),

где R_СО - количество оксида углерода, образующегося на единицу тепла, вы­деляющегося при горении топлива; принимается по табл. 8.

Пример. Определить количество оксида углерода, удаляемого с дымовыми газами котлоагрегата паропроизводительностью 2 т/ч при сжига­нии природного газа в камерной топке.

Исходные данные. Расход топлива: 180 м³/ч или 470000 м/год. Теплота сгорания природного газа Тюменского месторождения 35,7 кДж/м³ (8550 ккал/м³).

Решение. Количество оксида углерода, образующегося на едини­цу тепла К_СО из табл. 7 для паровых и водогрейных котлов при сжигании природного газа, К_СО = 0,25 кг/кДж. Потери тепла от механической неполно­ты сгорания топлива из табл. 8 для камерной топки q₄ = 0,0 %. Количество оксида углерода образующегося при сжигании 1 м³ природного газа:

G_СО = 0,25 х 35,7 (1 - 0,0 / 100) = 8,88 г/м³.

количество оксида углерода, выбрасываемого с дымовыми газами за 1 с -

G_СО = 8,88 (180 / 3600) = 0,444 г;

За 1 год G_СО = 0,001 х 470 х 35,7 х 0,25 (1 - 0,0 / 100) = 4, 174 т.

Таблица 8. Потери теплоты от химической неполноты сгорания

Топки	Топливо		Q3, %	q4, %
С цепной решеткой	Донецкий антрацит	1,5-1,6	0,5	13,5-10
Шахтно-цепные	Торф кусковой	1,3	1,0	2,0
С пневмомеханическим забрасывателем и цепной решеткой прямого хода	Угли типа кузнецких Угли типа донецкого Бурые угли	1,3-1,4 1,3 1,3-1,4	0,5-1 0,5-1 0,5-1	5,5-3 6-3,5 5,5-4
То же, и цепной решеткой обратного хода	Каменные угли Бурые угли	1,3-1,4 1,3-1,5	0,5-1 0,5-1	5,5-3 5,5-4,5
То же, и неподвижной решеткой	Донецкий антрацит Бурые угли типа подмосковных, бородинских	1,6-1,7 1,4-1,5 1,4-1,5	0,5-1 0,5-1 0,5-1	13,5-10 9-7,5 6-3
Шахтные с наклонной решеткой	Угли типа кузнецких Дрова, дробленные отходы, опилки, торф кусковой	1,4-1,5 1,4	0,5-1 2	5,5-3 2
Скоростного сгорания	Дрова, щепка, опилки	1,3	1	4-2
Слоевые топки котлов производительностью более 2 т/ч	Эстонские сланцы	1,4	3	3
Каменные с твердым шлакоудалением	Каменные угли	1,2	0,5	5-3
Камерные	Бурые угли Фрезерный торф Мазут Газ (природный, попутный)	1,2 1,2 1,1 1,1	0,5 0,5 0,5 0,5	3-1,5 3-1,5 0,0 0,0
С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива	Доменный газ Бурые угли Каменные угли Антрациты АМ и АС	1,1 1,6 1,5 1,7	1,5 2,0 2,0 1,0	0,0 8,0 7,0 10,0

Примечания, а, - коэффициент избытка воздуха; меньшие значения - для парогенераторов при производительности D > 10 т/ч.

Большие значения q₄, принимаются при отсутствии средств уменьшения уно­са топлива: меньшие - при наличии средств возврата уноса, применение ост­рого дутья; меньшие значения также характерны для котлов производи­тельностью 25 - 35 т/ч.

1. а_т - коэффициент избытка воздуха; меньшие значения - для парогенерато­ров при производительности D > 10 т/ч.

2. Большие значения q₄, принимаются при отсутствии средств уменьшения уноса топлива: меньшие - при наличии средств возврата уноса, применение продолжительностью 25 -35 т/ч.

3.2.4 Расчет выбросов диоксида азота

Концентрация оксидов азота быстро возрастает с повышением температуры и достигает существенных значений при температуре выше 1750° С. При этом наибольшую концентрацию имеет низший оксид NO, в то время как со­держание высших оксидов N0₂ и N2O4 является незначительным. Окисление азота можно представить следующим образом:

N₂ + 1/2 0₂ = NO + N;

N + 0₂ = NO+ 1/2 0₂.

Образовавшийся в ядре горения топочной камеры N0 практически не может быть окислен кислородом дымовых газов за то короткое время, измеряемое секундами, в течение которого газы движутся в пределах внешних газоходов и дымовой трубы. Таким образом, в атмосферу выбрасывается в основном оксид N0, который постепенно может окисляться до NО₂.

1. Количество оксидов азота (в пересчете на N0₂), выбрасываемых в единицу времени (т/год, г/с), рассчитывают по формуле:

M_N02 = B Q^Р_Н K_N02(l-β),

где В - расход топлива за рассматриваемый период времени, т/год, тыс. м³ /год, м³/с, г/с;

Q^P_H - теплота сгорания топлива, мДж/кг, мДж/м³;

K_NO2 - параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 гДж тепла, кг/гДж;

β- коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов оксида азота в результате реализации технических решений. Значение К_NO2 определяется по рис. 3 для различных видов топлива в зависимости от нормальной нагрузки котлоагрегатов. При нагрузке котла, отличающейся от номинальной K_NO2 следует умножить на (Q_ф IQ_H) или на (D_ф / Q_H), где Q_ф, Q_H – соответственно фактическая и номинальная теплопроизводительность, кВт; D_ф ,D_H - соответ­ственно фактическая и номинальная производительность, т/ч.

а)

б)

в)

Рис. 3. Значение параметра K_N02 , характеризующего количество окси­дов азота, образующихся на 1 ГДж тепла в зависимости от паропроизводительности котлов D (а) и тепловой мощности котлоагрегата Q (б и в): 1 - при­родный газ, мазут; 2 - антрацит; 3 - бурый уголь; 4 -каменный уголь.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ ОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МАССЫ И ВИДОВОГО СОСТАВА ВЫБРАСЫ­ВАЕМЫХ В АТМОСФЕРУ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Для определения категории опасности предприятия используют данные о выбросах загрязняющих веществ в атмосферу по форме статотчетности 2-ТП-воздух. При этом в форме 2-ТП-воздух в обязательном порядке должна быть подробная расшифровка "углеводородов" и "прочих" и не должна иметь место информация о суммарных выбросах вредных веществ в атмосферу от группы предприятий (например, в целом по объединению, управлениям и т.д.).

Категорию опасности предприятия (КОП) рассчитывают по формуле:

n

КОП= ∑ (Мiаi / ПДКi),

i=1

где Mi - масса выброса i-гo вещества, т/год;

ПДКi, - среднесуточная предельно допустимая концентрация i-гo вещества, мг/м;

n - количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием;

ai - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-гo общества с вредностью сернистого газа. Определяется по табл. 9.

Таблица 9 Значение a_i для вещества различных классов опасности

Константа	Класс опасности
	1	2	3	4
ai	1,7	1,3	1,0	0,9

Пример. Рассчитать категорию опасности для АО "Южураллифт. Исходные данные для расчета приведены в таблице 10. Значения КОП рассчитывают при условии, когда Mj / ПДКi > 1, при Mi/ ПДК¹ < 1 значения КОП не рассчитывают и приравнивают к нулю.

Таблица 10

№ п/п	Наименование вещества	Класс опас- ности		М,-, т/год	пдкс.г мг/м3	М1/1ТДО —	Выбро- сы -тн/год
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Пыль абразивн.	1	1.7	0,097	0,04	2,425	4,5083
2	Железа оксид	3	1,0	0,0407	0,04	1,0175	4,5083
3	Марган. двуокись	2	1,3	0,0002	0,001	0,2	1,017
4	Азота диоксид	2	1,3	0,00105	0,04	0,0263	0
5	Фторист. водород	2	1,3	0,00002	0,005 -	0,004	0
6	Углерода оксид	4	0,9	0,0341	3,0	0,0Ц4	0
7	Пыль древесная	1	1,7	0,394		3,94	10,2883
8	Свинец	1	1,7	0,000001	0,0003	0,0033	0
9	Олово диоксид (в пересчете на олово)	3	1,0	0,0000007	0,02	0,00004	0
10	Ксилол	3	1,0	0,0061	0,200	0,0305	0
11	Толуол	3	1,0	0,008	0,600	0,0133	0

Расчеты показывают, что предприятие АО "Южураллифт" относится к четвертой категории опасности, так как значение КОП < 10³.