§ 2.7. Расчет дымовой трубы на рассеивание в атмосфере загрязняющих веществ

Расчет дымовой трубы на рассеивание в атмосфере загрязняющих веществ состоит в проверке высоты трубы на рассеивание в атмосфере золы, оксидов азота и диоксида серы SO₂ (IV). Высота дымовой трубы должна обеспечивать такое рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере, при котором их концент­рация у поверхности земли будет меньше предельно допускаемой санитарными нормами. Предельно допускаемая концентрация (п.д.к.) не должна превышать для золы и диоксида серы значения 0,5·10^-6 кг/м³.

Концентрация загрязняющих веществ (кг/м³) у поверхности земли определяется по формуле

. (2.61)

где А — коэффициент стратификации атмосферы, С^2/3·град^1/3; М — масса загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу из дымовой трубы, кг/с; F — коэффициент, учитывающий ско­рость осаждения загрязняющих веществ в атмосфере; т — коэффициент, учитывающий условия выхода продуктов сгорания из устья дымовой трубы; Н — высота дымовой трубы, м; V — объем продуктов сгорания, проходящих через дымовую трубу, м³/с; Δt=θ- t_в — разность между температурой газов на выхо­де из дымовой трубы θ и температурой окружающего воздуха t_в, °C; С_ф — фоновая концентрация загрязняющих веществ в ат­мосфере, кг/м³.

Масса золы (кг/с), выбрасываемой в атмосферу из дымовой трубы,

М=0,01пВ_ра_унА^р, (2.62)

где п — число котлоагрегатов, подсоединенных к трубе; В_р — расчетный расход топлива, кг/с; а_ун — доля золы топлива, уноси­мая дымовыми газами.

Масса диоксида серы (кг/с), выбрасываемого в атмосферу из дымовой трубы,

М=0,01пВ_рS, (2.63)

где М=64, M_S=32 — относительные молекулярные массы ди­оксида серы и серы.

Задача 2.105. Определить концентрацию диоксида серы у по­верхности земли для котельной, в которой установлены два одинаковых котлоагрегата, работающих на высокосернистом ма­зуте состава: С^p=83%; Н^р=10,4%; S=2,8%;O^p=0,7%; A^р=0,1%; W^p=3,0%, если известны высота дымовой трубы Н=31м, расчетный расход топлива В_р=0,525 кг/с, температура газов на входе в дымовую трубу θ_дm=180°С, температура газов на выходе из дымовой трубы θ=186°С, коэффициент избытка воздуха перед трубой α_дm=1,5, температура окружающего воз­духа t_в=20°С, барометрическое давление воздуха h_б=97·10³ Па, коэффициент, учитывающий скорость осаждения диоксида серы в атмосфере, F=1,0, коэффициент, учитывающий условия выхода продуктов сгорания газов из устья дымовой трубы т =0,9, коэф­фициент стратификации атмосферы А=120 с^2/3·град^1/3 и фоновая концентрация загрязнения атмосферы диоксидом серы С_ф=0,03·10^-6 кг/м³.

Решение: Теоретически необходимый объем воздуха опреде­ляем по формуле (1.27):

V⁰=0,089C^p+0,226H^p+0,033(S-O^p)=0,089·83+0,266·10,4+0,033(2,8-0,7)=10,2 м³/кг.

Теоретический объем продуктов полного сгорания находим по формуле (1.36):

V=0,0187(C^P+0,375S)+0,0124(9H^p+W^p)+0,0161V⁰=

=0,0187(83+0,375·2,8)+0,79·10,2+0,0124(9·10,4+3,0)+0,0161·10,2=10,99 м³/кг.

Объем дымовых газов, проходящих через дымовую трубу, определяем по формуле (2.57):

==29 м³/с.

Массу диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу из дымо­вой трубы, находим по формуле (2.63):

М=0,01пВ_рS=0,01·2·0,525·2,8·64/32=0,059 кг/с.

Концентрацию оксида серы у поверхности земли определяем по формуле (2.61):

=0,45·10^-6 кг/м³.

Задача 2.106. Определить концентрацию диоксида серы у по­верхности земли для котельной, в которой установлены три одинаковых котлоагрегата, работающих на донецком угле марки Т состава: C^p= 62,7%; Н^р=3,1%; S=2,8%;N^p=0,9%; O^p=1,7%; А^р=23,8%; W^p=5,0%, если известны высота дымовой трубы Н=32 м, расчетный расход топлива B_р=0,35 кг/с, температура газов на входе в дымовую трубу θ_дm=180°С, температура газов на выходе из дымовой трубы θ=185°С, коэффициент избытка воздуха перед трубой α_дm=1,7, температура окружающего воз­духа t_в=20°С, барометрическое давление воздуха h_б=97·10³ Па, коэффициент, учитывающий скорость осаждения диоксида серы в атмосфере, F=1,0, коэффициент, учитывающий условия выхода продуктов сгорания из устья дымовой трубы, m=0,9, коэффици­ент стратификации атмосферы А=120 с^2/3·град^1/3 и фоновая концентрация загрязнения атмосферы диоксидом серы С_ф=0,03·10^-6 кг/м³.

Ответ: С=0,5·10^-6 кг/м³.

Задача 2.107. Определить концентрацию золы у поверхности земли для котельной, в которой установлены два одинаковых котлоагрегата, работающих на кузнецком угле марки Д состава: С^р=58,7%; Н^р=4,2%; S=0,3%;N^p=1,9%; O^p=9,7%; A^р=13,2%; W^p=12,0%, если известны высота дымовой трубы Н=32 м, расчетный расход топлива B_p=0,225 кг/с, температура газов на входе в дымовую трубу θ_дm=182°С, температура газов на выходе из дымовой трубы θ=188°С, коэффициент избытка воздуха перед трубой α_дm=1,75, температура окружающего воз­духа t_в=20°С, барометрическое давление воздуха h_б=97·10³Па, доля золы топлива, уносимая дымовыми газами а_ун=0,85, коэф­фициент, учитывающий скорость осаждения золы в атмосфере, F=1,0, коэффициент, учитывающий условия выхода продуктов сгорания из устья дымовой трубы, т=0,9, коэффициент стратификации атмосферы А=120 с^2/3·град^1/3 и фоновая концентрация загрязнения атмосферы золой С_ф=0,02·10^-6 кг/м³.

Ответ: С=0,49·10^-6 кг/м³.

Задача 2.108. Определить высоту дымовой трубы котельной, в которой установлены три одинаковых котлоагрегата, работа­ющих на донецком угле марки А состава: С^р=63,8%; Н^р=1,2%; S=1,7%;N^p=0,6%; О^р=1,3%; A^p=22,9%; W^p=8,5%, если известны расчетный расход топлива B_р=0,63 кг/с, температура газов на входе в дымовую трубу θ_дm=178°С, температура газов на выходе из дымовой трубы θ=184°С, коэффициент избытка воздуха перед трубой α_дm=1,7, температура окружающего воз­духа t_в=20°С, барометрическое давление воздуха h_б=97·10³ Па, коэффициент, учитывающий скорость осаждения диоксида серы в атмосфере, F=1,0, коэффициент, учитывающий условия выхода продуктов сгорания из устья дымовой трубы, т=0,9, коэффициент стратификации атмосферы А=120 с^2/3·град^1/3, фоновая концентрация загрязнения атмосферы диоксидом серы С_ф=0,03·10^-6 кг/м³ и п.д.к. диоксида серы у поверхности земли С=0,5· 10^-6 кг/м³.

Ответ: Н=30 м.

Задача 2.109. Определить высоту дымовой трубы котельной в которой установлены два одинаковых котлоагрегата, работающих на ангренском угле марки Б2 состава: С^р=39,8%; Н^р=2,0%; S=1,3%;N^p=0,2%; О^р=9,1%; А^р=13,1%; W^p=34,5%, если известны расчетный расход топлива В_р=0,21 кг/с, температура газов на входе в дымовую трубу θ_дm=179°C, температура газов на выходе из дымовой труб θ=183°С, коэффициент избытка воздуха перед трубе α_дm=1,75, температура окружающего воздуха t_в=20°С, барометрическое давление воздуха h_б=97·10³ Па, доля золы топлив уносимая дымовыми газами, а_ун=0,85, коэффициент, учитывающий скорость осаждения золы в атмосфере, F=1,0, коэффициент, учитывающий условия выхода продуктов сгорания из устья дымовой трубы, т=0,9, коэффициент стратификации атмосферы А=120 с^2/3·град^1/3, фоновая концентрация загрязнения атмосферы золой С_ф=0,02·10^-6 кг/м³ и п. д. к. золы у поверхности земли С=0,5·10^-6 кг/м³.

Ответ: Н=34 м.