3.Расчетная часть

Вариант №3

Тема: Расчет объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Цель работы:определение годового выброса загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу (по видам загрязнений в зависимости от расхода и вида топлива) и максимального выброса ЗВ для самого холодного месяца.

Задание:

3.1. Рассчитать годовой выброс ЗВ (в тоннах) от котельной.

3.2. Рассчитать максимальный выброс ЗВ (в граммах в секунду) для самого холодного месяца.

3.3. Сделать краткие выводы.

Порядок выполнения работы:

Расчетный метод основан на наличии удельных нормативов выбросов ЗВ на единицу сырья, энергии или выпускаемой продукции. В этом случае для определения массового выброса ЗВ удельный норматив умножается на программу выпуска продукции за расчетное время:

(1.1)

где М– масса выброса, т (кг);

q– удельный выброс на единицу сырья, энергии, продукции, т/т, т/м³;

V– программа выпуска продукции в натуральных единицах.

Расчет может осуществляться также по более сложным зависимостям и полуэмпирическим формулам.

Рассмотрим расчет выбросов ЗВ в атмосферу на примере наиболее распространенного источника загрязнения атмосферного воздуха – малых котлов производительностью до 30 т/ч пара. Основными контролируемыми веществами являются твердые взвешенные частицы (ТВЧ), сернистый ангидрид (SO₂), двуокись азота (NO₂) и оксид углерода (CO).

Твердые частицы. Расчет выбросов твердых частиц летучей золы и недогоревшего топлива, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени при сжигании твердого топлива и мазута, выполняется по формуле:

, (1.2)

где В– расход топлива, т/год, г/с;

А^r– зольность топлива, %;

– доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

;

а_ун– доля золы топлива в уносе, %;

Г_ун– содержание горючего в уносе, %.

Значения А^r, Г_ун,а_ун,принимаются по фактическим средним показателям; при отсутствии этих данныхА^rопределяется по характеристикам сжигаемого топлива (приложение 2),– по техническим данным применяемых золоуловителей, а – потабл.1.1.

Оксиды серы. Расчет выбросов оксидов серы в пересчете на SO₂, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов в единицу времени, выполняется по формуле:

(1.3)

где В– расход натурального твердого и жидкого, т/год, т/ч, г/c и газообразного, тыс. м³/год, тыс. м³/ч, л/с топлива;

S^r– содержание серы в топливе в рабочем состоянии, %;

– доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива; для эстонских и ленинградских сланцев принимается равной 0,8; остальных сланцев – 0,5; углей Канско-Ачинского бассейна – 0,2, березовских – 0,5; торфа – 0,15; прочих углей – 0,1; мазута – 0,02; газа – 0,0;

– доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе; для сухих золоуловителей принимается равной нулю, для мокрых (в зависимости от щелочности орошающей воды) до 5-15 % (приложение 1).

При наличии в топливе сероводорода, расчет выбросов дополнительного количества оксидов серы в пересчете на SO₂ведется по формуле:

(1.4)

где [H₂S] – содержание сероводорода в топливе, %.

Оксиды углерода. Расчет выбросов оксида углерода в единицу времени выполняется по формуле:

(1.5)

где В– расход топлива, т/год, тыс. м³/год, г/с, л/с;

q₄– потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %;

С_СО– выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т, кг/тыс.м³топлива,

(1.6)

q₃– потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

R– коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной наличием в продуктах сгорания оксида углерода, для твердого топливаR= 1, для газаR= 0,5, для мазутаR= 0,65; – низшая теплота сгорания топлива в рабочем состоянии, МДж/кг, МДж/м³.

При отсутствии эксплуатационных данных q₃,q₄принимаются потабл.1.2.

Ориентировочная оценка выброса оксида углерода может проводиться по формуле

(1.7)

где K_СО– количество оксида углерода на единицу теплоты, выделяющейся при горении топлива, принимается по табл.1.1.

Оксиды азота. Количество оксидов азота (в пересчете на NO₂), выбрасываемых в единицу времени, рассчитывается по формуле

(1.8)

где В– расход натурального топлива за рассматриваемый период времени, т/год, тыс.м³/год, г/с, л/с; – теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг, МДж/м³; К - количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж; – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений, для малых котельных, как правило,= 0.

Значение определяется по графикам(рис.3.1.) для различных видов топлива в зависимости от номинальной нагрузки котлоагрегатов.

Если имеются данные о содержании оксидов азота в дымовых газах, то выброс вычисляется по формуле

(1.9)

где C_NOx– известное содержание оксидов азота в дымовых газах, % по объему; значения для маломощных котлов приведены втабл.1.3;V– объем продуктов сгорания топлива при известном, м³/кг;– коэффициент избытка воздуха (см. табл.1.2), значения для некоторых топлив даны в приложении 2. В приложениях 2, 3 приведены основные характеристики твердых, жидких и газообразных топлив.

Рис.3.1. Зависимости K_NOx от тепловой мощности (а)

и паропроизводительности (б) котлоагрегата

1 – природный газ, мазут; 2 – антрацит; 3 – бурый уголь; 4 – каменный уголь

По рис 3.1 (а) определяем зависимость от тепловой мощности (Q=300 кВт), = 0,17.

Исходные данные:

Печерский бассейн, тип топки: слоевая, расход топлива 730т/ч, тепловая мощность котельной Q = 300 кВт.доля твердых частиц =90%, =0,07, расход угля в самый холодный месяц года (январь) М = 100т/мес.,А^r= 31 %;S^r= 3,2 %;Q^r= 17,54 МДж/кг; = 0,1;R= 1;= 0,0011;q₃= 3 %;q₄= 3 %, = 0,17(по рис.3.1.)