Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Экологические аспекты энергетики атмосферный воздух

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
30.11.2025
Размер:
12.25 Mб
Скачать

ar,

где г — доля рециркуляции газов в интервале значений от О до 0,25; а — коэффициент, зависящий от способа ввода газов рециркуля-

ции, равен при подаче газов рециркуляции:

-в воздушный короб и вокруг амбразур горелок — 4,0;

-в шлицы под горелками — 2,7;

-в шлицы напротив горелок — 2,0;

-в под топки — 1,0;

К^ — коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания, вычисляют по формуле

где а — доля вторичного воздуха в интервале значений от О до 0,2; q — коэффициент, зависящий от способа организации ступенчато-

го сжигания: по «вертикали» — плюс 7,0; по «горизонтали» — минус 2,2.

К^^ — коэффициент, учитывающий влияние ввода влаги в топку в период особо неблагоприятных метеоусловий. Определяется в зависимости от доли вводимой влаги по отношению к топливу со и способа подачи влаги.

В табл. 4.3 приведены значения коэффициента К^ для значений от О до 0,1.

 

 

Таблица 4.3

Доля вводимой влаги

Способ ввода влаги

При зональном впрыске воды

 

по отношению к

При подаче воды в

в топку и подаче пара

топливу со

дутьевой воздух /^щ •

в пристенную зону топки К^

 

 

0,00

1,000

1,000

0,01

0,861

0,972

0,02

0,741

0,946

0,03

0,638

0,919

0,04

0,549

0,894

0,05

0,472

0,869

0,06

0,406

0,845

0,07

0,350

0,822

0,08

0,301

0,799

0,09

0,259

0,777

0,10

0,223

0,756

^ коэффициент, учитывающий увеличение концентрации ("чпирена при очистке поверхностей нагрева работающих паевых котлов. Когда очистка не производится, К^^^ принимают рав-

В табл. 4.4 приведены значения коэффициента К^^^ в зависимости от способа очистки и периода между очистками паровых котлов.

 

 

 

Таблица 4.4

Период между

 

Кач

 

Дробевая

очистка

 

очистка.ми, ч

Обдувка РВП

конвективных

поверхностей

 

 

12 - 24

1,20

1,10

4 0 - 4 8

1,50

1,25

72

2,00

1,50

При сжигании газа приближенную величину концентрации бснз(а)- иирена в дымовых газах С^ в микрограммах на кубический метр, приведенную к а = 1,3, вычисляют по формуле

При сжигании твердого топлива приближенную величину концентрации бенз(а)нирена в дымовых газах С™ в микрограммах на кубический метр, приведенную к а = 1,5, вычисляют по формуле

QI — низщая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

Л Б — доля бенз(а)пирена, улавливаемого в зависимости от эффективности золоулавливания (т)^), определяется по формуле

Лв = 0,7511:,

—• коэффициент, учитывающий увеличение кониентрапии бенз(а)пирена в уходящих газах во время дробевых очисток поверхностей нагрева котла, принимаемый равным 1,5.

Значения е"'' '"- приведены в табл. 4.5.

с ж и г а н и й

 

 

 

Таблица 4.5

а :

g-l.la:,

а :

 

 

 

1,10

0,0110

1,35

0,0040

1,15

0,0090

1,40

0,0032

1,20

0,0073

1,45

0,0026

1,25

0,0059

1,50

0,0021

1,30

0,0048

 

 

Объем дымовых газов F в кубических метрах на килограмм при сжигании мазута, в кубических метрах на кубический метр при сжигании газа определяют по формулам

где КД Fq — соответственно теоретический объем продуктов сгорания и теоретически необходимый объем воздуха на горение при нормальных условиях, MVKT, М^/М^ соответственно для мазута и газа; аух — коэффициент избытка воздуха перед дымососом.

При сжигании твердого топлива

+MVKH

«ух

4.7. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ПРИ СЖИГАНИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА

При определении валовых выбросов углекислого газа за отчетный период (квартал, полугодие, 9 месяцев, год) значения исходньЩ величин, входящих в расчетные формулы, следует брать по отчетным данным предприятий, усредняя их за этот период.

Объем выбросов диоксида углерода при сжигании органического; топлива зависит от вида и состава топлива, от режима сжигания й совершенства топочных устройств.

Количество диоксида углерода в тоннах за расчетный период, выбрасываемое в атмосферу с дымовыми газами при твердого или жидкого топлива, вычисляется по формуле

 

 

/

\

 

f l - 100 1

1- 100^

 

V

/

 

2

количество диоксида углерода, образующееся при полном

 

сжигании 1 т углерода, т/т;

 

 

содержание углерода в рабочей массе топлива, %;

JJ.

расход натурального топлива за расчетный период, т/год и т п.;

q

потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %',

q

— потери теплоты от механической неполноты сгорания топ-

 

лива, %.

 

 

Количество диоксида углерода Л/^ц

в тоннах за отчетньн! пери-

од, выбрасываемое в атмосферу с дымовыми газами при сжигании газообразного топлива, вычисляется но формуле

= 1,964 - 0,01

+

) + Q в

100 / 1

l o o j

 

 

 

\

где 1,964 — удельный вес диоксида углерода, т/тыс.м';

 

Q:o>

> Qo,

— содержание в топливе оксида углерода, угле-

водородов, диоксида углерода, %; В—расход натурального топлива за расчетный период, тыс. м'/год,

и т. п.;

т, п — число атомов соответственно углерода и водорода в углеводородах;

— потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %; д^ — потери теплоты от механической неполноты сгорания, %. Значения q^ и q^ принимаются по эксплуатационным данным или

по нормам.

Расчет диоксида углерода по удельному выходу СО^

На основании усредненных характеристик мазутов (табл. 4.6), природного газа из газопровода Торжок-Минек-РТвацевичи и попут-

ного газа

Белорусского

ГПЗ (Речицкое месторождение

нефти)

1табл. 4.7)

рассчитаны удельные расходы СО^ при сжигании:

 

мазута

— 2,187 т COJT у т.;

природного газа

1,73 2 т С О Л у

т;

попутного газа

2,059 т CO,VT у т.

 

 

 

Таблица

4.6

Характеристика мазутов

 

 

Наименование

 

Марка мазута

 

 

Сернистый

Высокосер-

Малосернис-

 

 

МЮО

нистый МЮО

тый М100

 

Среднее значение Q I , ккал/кг

9845

9740

9940

 

Средний элементарный состав,

%

 

 

 

 

2,0

3,5

0,5

 

 

83,8

83,0

84,65

 

Н '

11,2

10,4

11,7

 

0 Ч №

1,0

1,0

1.0

 

 

 

 

Таблица

4.7

Характеристика газообразного топлива

 

 

1 опливо м его характеристики

Формула и

Величина

 

обозначение

Природный газ (газопровод Торжок-Минск-Ивацевичи)

Средний химический состав, %

Метан

Этан

Пропан

Бутан

Пентан Диоксид углерода Азот Кислород

Низшая теплота сгорания, ккал/м'

Тепловой эквивалент перевода в условное топливо Удельный выход СО2 при полном сгорании

1 т у . т , , т C O i / T у . т .

СН4

9 7 , 7 5 6

C j H ,

0 , 8 2 6

С 3 Н 8

0 , 2 5 4

С4Н10

0 , 1 0 3

C s H , ,

0 , 0 1 9

СО2

0 , 0 3 0

N 7

0 , 9 4 2

О 2

0 , 0 7 0

е ;

8 0 0 7

э1 , 1 4 3 9

" ' с о ,

1 , 7 3 2

Попутный газ (Белорусский ГПЗ, Речицкое месторождение нефти)

Средний химический состав, %

Метан

С Н 4

6 2 , 3 8

Этан

С 2 Н 6

2 6 , 6 2

Пропан

С З Н 8

6 , 4 8

Бутан

C 4 H I 0

1 , 0 7

Азот

N,

3 , 4 5 2

Низшая теплота сгорания, ккал/м^

q:

Тепловой эквивалент перевода в условное

э

топливо (т СОг/т у.т.)

 

Удельный выход СО2 при полном сгорании

 

1 т у.т., т СО2/Т у.т.

 

9 3 3 0

1 , 3 3 2 9

2 , 0 5 9

Р а с с ч и т а е м количество СО,, образующееся при сжигании:

мазута - -

 

Ме'о^ = 2 , 1 8 7 5 -

1

-

4i

1

- 100

, т.

 

100

где g уел

расход условного топлива за расчетный период, т у тУгод и т. п.;

п р и р о д н о г о газа —

 

 

 

 

 

 

 

 

1

-

 

Яъ

1 -

 

Ял

, Т,

 

 

100

 

100

где В

— расход условного топлива за расчетный период, т у. т/год и т п.;

понутного газа —

 

 

 

 

 

 

 

 

М^'о, = 2,05981

1

-

100

1

-

100

, т.

 

 

 

 

где

— расход условного топлива за расчетный период, т у. тУгод и т п.;

q^ — потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %; q^ — потери теплоты от механической неполноты сгорания, %. Значения q^ и q^ принимаются по эксплуатационным данным или

по нормам.

Если при сжигании газообразного топлива в его состав входит СО,, необходимо к выбросам СО^, образующимся при сжигании газа, добавить количество СО^, содержащееся в топливе.

Количество СО^, содержащееся в газообразном топливе, определяется по формуле

=1,964-0,01С,о5^,т,

где 1,964 — удельный вес СО^, т/тыс. м^;

е. . — содержание СО в газе, %;

расход натуральною топлива за расчетный период, тыс.м'.

Пример расчета выбросов диоксида углерода от ТЭЦ

Определить выбросы СО^ от ТЭЦ, сжигающей мазут и природный газ.

Исходные данные.

Годовой расход мазута = 112 тыс. т (155,1 тыс. т у. т.).

Годовой расход природного газа

= 515,4 млн м^ (587,3 тыс. т у. т.).

Содержание углерода в рабочей массе мазута С^ = 82,5%. Состав

природного газа (газопровод

Торжок-Минск-Ивацевичи):

метан СН^

— 97,756%;

 

этан

— 0,826%;

 

 

пропан CjHg

— 0,254%;

 

 

бутан

— 0,103%;

 

 

пентан СзН,^

— 0,019%;

 

 

диоксид углерода СО^

— 0,030%;

 

 

азот Nj

— 0,942%;

 

 

кислород Oj

— 0,070%;

 

 

а:

— 8007 ккал/м\

 

При сжигании мазута:

^3=0,15%;

^^=0,02%.

При сжигании газа;

^3=0,15%; ^,= 0,0%.

1 вариант расчета (по расчет}1ьш

формулам)

Количество СО^, образующееся за год при сжигании:

мазута —

 

 

 

 

=3,67 - 0,01СЧ, 1 - -

Я,

 

100

 

 

100

 

= 3,67-0,825-П2-

1 - 0Д5

1 -

0,02

= 338,5 тыс. т/год

 

100

 

100

 

природного

газа —

 

= 1

, 9 6 4 - 0 , 1 -

100

 

 

= 1,964 • (0,0003 - 1 • 0,97756 - 2 • 0,00826 + 3 X

^^

X 0,00254 - 4 • 0,00103 - 5 • О, ООО 19) • 515,4

=1013,9 тыс. т/год

Пвариант расчета (по удельным выбросам СО J

Удельный выход СО^ при сжигании:

0,15

100

-мазута — 2,187 т СО,/т у. т.;

-природного газа (газопровод Торжок-Минск-Ивацевичи) — 1,732 т COJT У Т.

Следовательно:

 

 

 

 

 

I 1<:оличсство COj при сжигании мазута

 

 

/

л /

1 - <7. ^

 

 

 

f i -

 

 

 

\

100 / \

100 у

 

 

= 2,187-155,1

1 - 0,15

1 - 0,02

= 338,5 тыс. т/год.

 

 

100

100

 

 

2, Количество СО^ при сжигании природного газа

= 1 , 7 3 2 5 - 1-

Яз

= 1,732-587,3 1 -

0,15

= 1015,7 тыс. т/год.

 

100

 

 

100

 

3.Количество СО^, находящееся в газе в качестве балласта

=l,964-0,01Qo,5 = 1,964-0,0003-515,4 = 0,3 тыс. т/год.

4.Суммарное количество СО^ при сжигании природного газа

= M'^Qo^ +

=1015,7 +о, 3 = 1016 тыс. т/год.

Погрешность в расчете по двум вариантам составила 0,2%.

4.8. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ОТ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

Суммарное количество оксидов азота N 0 и N0., в пересчете на диоксид азота, выбрасываемых в атмосферу с отработанными газами газотурбинных установок Mf^Q , г/с, вычисляют по формуле

где В — расход топлива в камере сгорания, кг/с;

— удельный выброс N0^,, г/кг топлива, определяется по формуле

/ =Г V

Г" "-NO,

где Cfjo — концентрация оксидов азота в отработавших газах в пересчете на N0^, г/м^ при нормальных условиях;

Г— объем сухих дымовых газов за турбиной, MVnr топлива, при нормальных условиях равен

где Fj."— теоретический объем газов, м^/кг;

V — теоретически необходимый объем воздуха, м^/кг;

a^g — коэффициент избытка воздуха в отработавших газах за турбиной;

V^ Q — теоретический объем водяных паров, м^кг.

Удельные выбросы NO^ для режимов работы ГТУ с регистровыми камерами сгорания можно рассчитать на основании приведенных в табл. 4.8 и 4.9 данных по концентрации на номинальных режимах ГТУ

= 50

+

C"v:\

 

ос:

 

где a„g и а"б— коэффициенты избытка воздуха в отработавших газах ГТУ, соответствующие условиям исследуемого и номинального режимов;

- концентрация N0^ на номинальном режиме (табл. 4.8,4.9).

Таблица 4.8

Фактические концентрации оксидов азота на номинальных режимах действующих ГТУ (но результатам измерений, нроведенных

в промышленных условиях)

 

 

 

Содержание

Концентра-

Тип ГТУ

Вид топлива

Коэффи-

кислорода в

ция азота,

продуктах

 

циент аоб

 

 

 

сгорания и .

 

 

 

 

 

ГТ-100-750

Газотурбинное

4,0

15,5

0,250

ПО Л М З

топливо

 

 

 

ГТ-35-770

Природный газ

4,5

16,5

0,200

ПО AT Х Т З

Газотурбинное

4,5

16,0

0,200

 

топливо

 

 

 

ГТ-25-700-П

Природный газ

5,5

16,7

0,120

ПО Л М З

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

таблицы

4.8

 

 

 

Содержание

Концентра-

 

Вид топлива

Коэффи-

кислорода в

ция азота,

Тип ГТУ

циент Oog

продуктах

CNO.

 

 

сгорания U2

 

 

 

 

 

 

ГТГ-12

Диз. топливо

5,0

16,4

0,180

 

111 ^

 

 

 

 

 

ГТН-25

Природный газ

4,0

15,5

0,090

 

п о н з л _ _ _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

4.9

Рекомендуемые концентрации оксидов азота для вводимых в эксплуатацию и разрабатываемые в настоящее время

ГТУ (по результатам измерений, проведенных в стендовых условиях)

 

 

 

 

 

Концентрация окси-

 

 

 

 

 

дов азота,

С^о , г/м''

 

 

 

 

Содержание

6c:i

с изме-

 

 

 

Коэффи-

кислорода в

мероприя-

нением

Тип ГТУ

Топливо

 

продуктах

тий по

конст-

 

циент ао5

 

 

 

сгорания

совершен-

рукции

 

 

 

 

 

ствованию

 

 

 

 

 

 

конструк-

 

 

 

 

 

 

ции камер

 

 

 

 

 

 

сгорания

 

ГТЭ-150

Природный

газ

3,5

14,5

220

0,150

ПО ЛМЗ

Газотурбинное

3,5

14,5

260

0,210

 

топливо

 

 

 

 

 

ГТЭ-45

Природный

газ

4,0

15,3

220

0,150

ПОЛТ ХТЗ

Жидкое топливо

4,0

15,3

250

0,200

ГТЭ-115

Природный

газ

3,1

14,0

 

0,150

ПОAT ХТЗ

Газотурбинное

3,1

14,0

0,220

 

топливо

 

 

 

 

 

— объем сухих дымовых газов на номинальном режиме работы ГТУ, вычисляемый при равенстве «„^ и a"g.

При использовании в энергетических ГТУ высокофорсированных камер сгорания с последовательным вводом воздуха в зону горения и ^икрофакельных камер сгорания с подачей всего воздуха через фронтовое устройство концентрання оксидов азота приближенно вычисляемся по формуле