7213

41

марные выбросы оксидов азота разделяются составляющие (с учетом разли-

чия в молекулярной массе этих веществ):

Расчет массы оксидов серы

Масса оксидов серы в пересчете на SO2 , г/с, т/год, выбрасываемых в атмосферу вместе с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени, рас-

считывается по формуле:

где Sr - содержание серы в рабочей массе топлива, %;

η'SO2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива; прини-

мается при сжигании мазута - 0,02; газа - 0

η"SO2 - доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе по-

путно с улавливанием твердых частиц.

кп - коэффициент пересчета. Принимается:

при определении выбросов в граммах в секунду кп=103

при определении выбросов в тоннах в год кп=1

Расчет массы твердых частиц

Масса твердых частиц летучей золы и несгоревшего топлива, выбрасы-

ваемых в атмосферу с дымовыми газами котельной установки в единицу вре-

мени при сжигании мазута, вычисляется по формуле:

где Аr – содержание золы в рабочей массе топлива, %;

42

η3 - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

f – безразмерный коэффициент, зависящий от типа топки и вида топлива;

кп - коэффициент пересчета. Принимается:

при определении выбросов в граммах в секунду кп=103

при определении выбросов в тоннах в год кп=1

Значение Аr принимается по характеристике мазута, значение f = 0,01

η3 - по техническим данным применяемых золоуловителей (если они имеют-

ся)

Количество сажи, образующейся в топке при сжигании мазута в ре-

зультате механического недожога топлива и выбрасываемой в атмосферу,

определяют по формуле:

атмосферу с дымовыми газами котельной установки. Рассчи-

тывается по формуле:

где Gv -количество ванадия, содержащегося в 1т мазута, г/т;

Gv может быть определено одним из следующих способов: - по результатам химического анализа мазута:

где αv -фактическое содержание элемента ванадия в мазуте, %.

-по приближенной формуле (при отсутствии данных химиче-

ского анализа) :

где Аr - содержание золы в рабочей массе мазута, %.

ηос – доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхностях нагрева котлов, которую принимают равной:

ηос = 0,07 – для котлов с пароперегревателями, очистка поверхностей которых производится в остановленном состоянии;

ηос = 0,05 – для котлов без пароперегревателей при тех же условиях очистки.

ηvзу – степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавли-

вающих установках, % . Определяют по формуле:

где ηзу. общ. – общая степень улавливания твердых частиц, образую-

щихся при сжигании мазута.

Эта зависимость действительна при 65% < ηзу. общ < 85%

кп – коэффициент пересчета:

при определении выбросов в г/с кп = 10-3;

при определении выбросов в т/год кп =10-6.

Расчет массы бенз(а)пирена

Масса бенз(а)пирена, поступающего в атмосферу с дымовыми газами котельной установки рассчитывается по формуле:

44

где сбп – концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах в расчетном се-

чении газового тракта или месте отбора пробы;

Vс.г. - объем сухих дымовых газов в расчетном сечении газового тракта или месте отбора пробы , м3/ м3, м3/кг

Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях рассчитывается по уравнению:

где V0 – теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгора-

ния топлива, м3/ м3, м3/кг (см. характеристику топлива);

V0N2, VRO2 - соответственно теоретический объем азота и объем трех-

атомных газов , образующихся при сжигании 1 м3 или 1 кг топ-

лива, м3/ м3, м3/кг (см. характеристику топлива);

a - коэффициент избытка воздуха в расчетном сечении газового тракта или месте отбора пробы.

кп – коэффициент пересчета при определении выбросов в г/с кп = 10-3

при определении выбросов в т/год кп = 10-6

Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах паровых котлов

малой мощности.

Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания мазута на

выходе из топки паровых котлов малой мощности определяется по форму-

лам:

при a//т = 1,08 – 1,25

45

при a//т > 1,25

Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топки паровых котлов малой мощности определяется по

формулам:

при a//т = 1,08 – 1,25

при a//т > 1,25

где R – коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута для паромеханических форсунок R = 0,75;

в остальных случаях R = 1;

a//т – коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

qv – теплонапряжение топочного объема, кВт/м3. Рассчитывается по формуле:

46

где Вс – максимальный секундный расход топлива котельным агре-

гатом, м3/с, кг/с (см. раздел 1 [24 ];

Vт - объем топки, м3. Принимается по техническим характери-

стикам котла кр – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентра-

цию без(а)пирена в продуктах сгорания топлива. Определяется по графику [4]

кд – коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию без(а)пирена в продуктах сгорания топлива.

Определяется по графику [4]

кст – коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию без(а)пирена в продуктах сгорания топлива. Опре-

деляется по графику[4]

Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах

водогрейных котлов.

Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания мазута на выходе из топки водогрейных котлов определяется по формулам:

при a//т = 1,05 – 1,25 и qv = 250 – 500 кВт/м3

47

2.4.3.Характеристика сточных вод котельных установок

Впоследние годы значительно возросло антропогенное загрязнение вод-

ного бассейна. Недостаточная обеспеченность очистными сооружениями,

низкий технологический уровень очистки сточных вод и эксплуатации очистных сооружений приводит к поступлению в водоемы промышленно развитых городов огромного количества загрязняющих веществ.

Например, предприятиями Н.Новгорода только в 2001 г. сброшено около

25 млн. м3 загрязненных вод.

Разнообразен и состав загрязнений.

По данным экологических служб Н.Новгорода ежегодный сброс в от-

крытые водоемы составляет:

сульфатов – свыше 25 тыс. т/ год хлоридов – свыше 18 тыс. т/ год нефтепродуктов – свыше 10 тыс. т/ год.

48

Основным поставщиком этих веществ в водоемы являются энергетиче-

ские предприятия – ТЭЦ и котельные. При этом, если на ТЭЦ имеются

очистные сооружения, то промышленные и отопительные котельные их практически не имеют.

Чтобы оценить воздействие котельных установок на водный бассейн,

необходимо знать, какие параметры стоков оказывают негативное воздей-

ствие на водоемы, приводит к отравлению и даже гибели гидробионтов Основными факторами, существенно влияющимими на процессы в во-

доемах, являются:

-температура воды;

-минералогический состав примесей;

-водородный показатель (рН );

-концентрация вредных примесей;

-концентрация кислорода;

Температура оказывает сильное воздействие на биоценоз в водоеме, из-

меняя темпы развития гидробионтов.

Важное значение в процессах самоочищения имеет кислородный ре-

жим водоемов. Потребность в кислороде на окисление органических веществ выражается значением ХПК (химическое потребление кислорода), а биоло-

гическая потребность - БПК. Обычно на практике используется пятисуточное

(БПК5) или полное (БПКполн) биохимическое потребление кислорода. При большом сбросе органических веществ в водоеме наступает большой дефи-

цит кислорода, а следовательно нарушается биоценоз, происходит накопле-

ние и загнивание органических веществ (анаэробные процессы), резко ухуд-

шается качество воды.

Наиболее благоприятный водородный показатель воды для гидробион-

тов – рН = 6,5 – 8,5. Водородный показатель не является постоянным, колеб-

лется в течение суток – ночью вода насыщается СО2 и рН снижается, днем СО2 потребляется при фотосинтезе и рН повышается.

49

Действие токсичных соединений на гидробионты зависит от их концен-

трации. При больших концентрациях (значительно превышающих ПДК)

наступает гибель гидробионтов, при меньших – изменяются обмен веществ,

темп развития, мутагенез, способность к размножению и др. Отдельные поппуляции, например зоопланктон, очень чувствительны к токсичным ве-

ществам и даже при незначительной их концентрации – гибнут. Это влияет на биоценоз в целом.

Таким образом, сброс сточных вод оказывает серьезное негативное воз-

действие на биоценоз в водоемах.

Рассмотрим котельные установки с позиции воздействия на водоемы.

Основными загрязнителями водного бассейна [25] являются стоки:

-водоподготовительных установок;

-топливного хозяйства;

-системы шлакозолоудаления;

-соляного хозяйства.

-продувочные воды;

-загрязненные воды от отмывок поверхностей оборудования;

-коммунально-бытовые и хозяйственные стоки;

-дождевые (ливневые) воды с территории котельной.

Загрязнение может быть тепловым и химическим.

Примеры загрязнений:

Тепловое – неразбавленные стоки продувок котлов (температура котло-

вой воды 1500С и выше в зависимости от давления пара), сброс загрязненно-

го неиспользованного конденсата.

Химическое – стоки химводоочистки, стоки мазутного хозяйства

(нефтепродукты), систем шлакозолоудаления, отмывочные воды, бытовые и дождевые воды.

50

Наибольшее загрязнение при эксплуатации котельных создают: стоки топливного хозяйства (при работе на твердом и жидком топливах), систем шлакозолоудаления (при работе на твердом топливе), стоки водоподготови-

тельных установок и продувочные воды (от паровых котлов).

Стоки топливного хозяйства при работе на твердом топливе содержат грубодисперсные примеси, а на жидком топливе – нефтепродукты.

Стоки систем шлакозолоудаления имеют место при работе на твердом топливе и содержат кроме грубодисперсных веществ микропримеси токсич-

ных соединений ванадия, бериллия, мышьяка, фтора.

Состав стоков водоподготовительных установок зависит от технологии обработки воды, включающей предочистку (фильтрация, коагуляция) и ион-

ный обмен (умягчение, снижение щелочности, солесодержания). Со сточны-

ми водами предочистки сбрасываются уловленные органические вещества и взвешенные вещества. Сток предочисток содержит шлам, состоящий из

Al(OH)3, Fe(OH)3, CaCO3, Mg(OH)2, Ca(OH)2 (в зависимости от схемы предо-

чистки).В результате ионного обмена в стоки выделяются соли, кислоты и щелочи. Сброс этих веществ приводит к существенному изменению солесо-

держания водоемов и изменению показателя рН.

С продувочной водой сбрасываются соли натрия и щелочные соедине-

ния NaOH и Na2CO3.

Количество сточных вод и их качественный состав определяются осо-

бенностями того участка технологического процесса, в котором они выделя-

ются.

Рассмотрим в качестве примера загрязнение водоемов стоками водопод-

готовительных установок, в частности химводоочистки.

Сточные воды от химводоочистки