ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие
.pdf321
где В – расход топлива, т/год; Sр – содержание среды в топливе на рабочую массу, %; SO' 2 – доля окислов серы, связанных летучей золой в котле;
SO" 2 – доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителе.
Доля окислов серы, связываемых летучей золой в котле, зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в летучей золе. Ориен-
тировочные значения SO' |
при сжигании различных видов топлива: |
|
2 |
|
|
Сланцы |
0,5 |
|
Угли Канско-Ачинского бассейна |
0,2 (0,5) |
|
Торф |
0,15 |
|
Экибастузский уголь |
0,02 |
|
Остальные угли |
0,10 |
|
Мазут |
0,02 |
|
Газ |
|
0,0 |
Примечание. Для углей Канско-Ачинского бассейна значение SO' 2 = 0,05 относится к высокотемпературному сжиганию.
Доля оксилов серы SO'' 2 , улавливаемых в сухих золоуловителях (элек-
трофильтрах, батарейных циклонах), практически равна нулю. В мокрых золоуловителях (ЦС, МП-ВТИ и золоуловителях с трубами Вентури) она зависит в основном от расхода в общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива при принятых на тепловых электростанциях удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1–0,15 л/м3.
Расчет выбросов окиси углерода при сжигании топлива
Количество окиси углерода, выбрасываемое в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов за отчетный год при сжигании органического топлива, т/год,
|
|
q |
4 |
|
|
|
|
M COгод 0,001СнВ н l |
|
|
|
, |
(4.6) |
||
100 |
|||||||
|
|
|
|
||||
где Сн – коэффициент, характеризующий выход окиси углерода при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, кг/т или кг/тыс. м3 (табл. 4.1); В – расход топлива (твердого, жидкого и газообразного), т/год или тыс.
м3/год; н – поправочный коэффициент, учитывающий влияние режима горения на выход окиси углерода; q4 – потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, % (принимают по нормам теплового расчета).
|
|
322 |
|
|
|
Таблица 4.1 |
||
|
|
|
|
|
3 |
|||
Значение коэффициента Сн, кг/т или кг/тыс. м |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид топок |
Камен |
Бу- |
Торф |
Слан- |
Мазут |
При- |
||
ные |
рые |
родный |
||||||
|
угли |
угли |
|
цы |
|
|
газ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
|
Каменные с твердым |
|
|
|
|
|
|
|
|
шлакоудалением для |
|
|
|
|
|
|
|
|
котлоагрегатов паропро- |
|
|
|
|
|
|
|
|
изводительностью, т/ч: |
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
13,0 |
5,2 |
4,1 |
5,4 |
|
– |
– |
|
35 |
13,0 |
5,2 |
4,1 |
5,4 |
|
– |
– |
|
50 |
13,0 |
5,2 |
4,1 |
5,4 |
|
– |
– |
|
более 75 |
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
|
Открытые и полуоткры- |
|
|
|
|
|
|
|
|
тые с жидким шлакоуда- |
|
|
|
|
|
|
|
|
лением для котлоагрега- |
|
|
|
|
|
|
|
|
тов паропроизводитель- |
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
|
ностью более 75 т/ч |
|
|||||||
Горизонтальные циклон- |
13,0 |
5,2 |
– |
– |
|
– |
– |
|
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
Камерные для катлоагре- |
|
|
|
|
|
|
|
|
гатов паропроизводи- |
|
|
|
|
|
|
|
|
тельностью, т/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
до 75 |
– |
– |
– |
– |
19,4 |
17,9 |
||
75 и более |
– |
– |
– |
– |
|
9,6* |
9,3* |
|
Топки для котлоагрега- |
|
|
|
|
|
|
|
|
тов сверхкритического |
|
|
|
|
|
|
|
|
давления с газоплотными |
– |
– |
– |
– |
|
9,7* |
8,9* |
|
цельными экранами |
|
|||||||
Топки для водогрейных |
– |
– |
– |
– |
6–19,0 |
5,0–18,0 |
||
котлов |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Слоевые механизирован- |
25,7 |
10,3 |
16 |
31,0 |
|
– |
– |
|
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания: 1. Коэффициент Сн, характеризующий выход окиси углерода, при сжигании антрацитового штыба в слоевых механизированных топках при нормативных значениях коэффициента избытка воздуха в топке, составляет 22,3 кг/т.
______________
* Значения коэффициента Сн соответствуют величине потерь тепла с химической неполнотой сгорания q3, равной 0,25 %.
323
При нормальной эксплуатации котла и нормативных значениях коэффициента избытка воздуха на выходе из топки коэффициент н равен 1. Если фактическое значение меньше нормативного, то указанное выше значение н необходимо умножить на отношение нормативного значения к фактическому. В случае, когда фактическое значение больше нормативного, коэффициент н = 0.
Расчет выбросов окислов азота при сжигании топлива
Количество окислов азота в пересчете на NO2, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата, за отчетный год, т/год,
|
|
|
|
q |
4 |
|
1 l 2r 3 , |
|
|
M NOгод |
0,143 10 6 |
КВQнр l |
|
|
|
(4.7) |
|||
100 |
|||||||||
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где К – коэффициент, характеризующий выход окислов азота, кг/т условного топлива; В – полный расход натурального твердого, жидкого и газо-
образного топлива, т/год или тыс. м3/год; Qнр – теплота от механической неполноты сгорания, % q4 – потеря тепла от механической неполноты сгорания,
%; 1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на выход окислов азота качества сжигаемого топлива (содержание азота N2) и способа шлако-
удаления; 2 – коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи из в толпу; r –
степень рециркуляции дымовых газов, %; 3 – коэффициент, учитывающий конструкцию горелок (для вихревых горелок 3 = l, для прямоточных горелок
3 = 0,85).
Коэффициент К для котлоагрегатов паропроизводительностью более 70 т/ч при сжигании газа и мазута во всем диапазоне нагрузок, а также при высокотемпературном сжигании твердого топлива с нагрузками выше 75 % номинальной определяют по формуле:
K |
12Dф |
, |
(4.8) |
|
200 D |
||||
|
|
|
где D и Dф – номинальная и фактическая паропроизводительность котла или его корпуса, т/ч.
Для котлоагрегатов паропроизводительностью менее 70 т/ч
K |
Dф |
, |
(4.9) |
|
20 |
||||
|
|
|
Для водогрейных котлов коэффициент К определяют по формуле
|
324 |
|
K |
25Qф |
(4.10) |
20 Q |
где Q и Qф – номинальная и фактическая тепловая производительность котла, Гкал/ч.
При высокотемпературном сжигании твердого топлива с нагрузками котла ниже 75 % номинальной в формулы (4.8)–(4.10) вместо Dф и Qф подставляется 0,75D и 0,75Q.
При низкотемпературном сжигании твердого топлива в формулы (4.8)– (4.10) всегда подставляют D и Q.
Значения 1 для энергетических котлов, в которых сжигается твердое топливо, принимают по табл. 4.2.
|
|
|
Таблица 4.2 |
|
Значения коэффициента 1 при сжигании твердого топлива |
||||
|
|
|
|
|
Топливо |
Содержание |
При твер- |
При жидком |
|
дом шлако- |
шлакоуда- |
|||
|
азота, N2, % |
удалении |
лении |
|
Угли: ангренский Б2, березов- |
|
|
|
|
ский Б2, Назаровский Б2, ирша- |
|
|
|
|
бородинский, харанорский Б1, |
|
|
|
|
реттиховский Б1, чихезский Б1, |
1,0 |
0,55 |
0,8 |
|
нербнгринский СС, донецкий |
||||
|
|
|
||
АШ, башкирский Б1, бабаевский, |
|
|
|
|
канско-ачинский, уральский, |
|
|
|
|
сланцы |
|
|
|
|
Угли: Веселовский, богослов- |
|
|
|
|
ский, Черемховский, сучанский, |
|
|
|
|
нижнеаркагалинский, анадыр- |
|
|
|
|
ский, донецкий Т, ПАШ, каоа- |
1–1,4 |
0,7 |
1,0 |
|
гандинский ПрП, подмосковный |
||||
Б2, львовско-волынский Г, егор- |
|
|
|
|
шинский ПА, гусиноозерский, |
|
|
|
|
холбольджинский, райчихинский, |
|
|
|
|
куучекинский СС |
|
|
|
|
Угли: донецкий Д, Г, ГСШ, |
|
|
|
|
ПрПр, экибастузский СС, печер- |
1,4–2,0 |
1,0 |
1,4 |
|
ский (воркутинский Ж), бикин- |
||||
ский Б2, азайский Б3, кузнецкий |
|
|
|
|
Г, Р, ОК, южно-сахалинский |
|
|
|
|
Угли: кузнецкий Д, Г, 2СС, 1СС, |
2,0 |
1,5 |
2,0 |
|
интинский Д, печерский, тому- |
||||
синский, фрезерный торф |
|
|
|
|
325
При сжигании топлива, не указанного в табл. 4.2, значение коэффици-
ента 1 принимают по группе углей с соответствующим содержанием N2. При сжигании в энергетических котлах жидкого и газообразного топлива
значения коэффициента 1 принимаютс равными:
|
0,85 |
Природный газ |
|
Мазут при коэффициенте избытка воздуха в |
|
топочной камере: |
0,8 |
1,05 |
|
< 1,05 |
0,7 |
При одновременном сжигании на энергетических котлах двух видов топлива с расходом одного из них менее 10 % по теплу значение коэффици-
ента 1 принимают по превалирующему виду топлива. В остальных случаях коэффициент 1 определяют по формуле:
|
|
I BI II |
BII |
|
||
|
1 |
1 |
1 |
|
, |
(4.11) |
|
|
BI BII |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
где 1I ; |
1II ; BI ; BII – соответствуют значениям коэффициента и расходам |
|||||
каждого вида топлива на котел. |
|
|
|
|
|
|
Значения коэффициента 2 принимают равными:
при сжигании газа и мазута и вводе газа при рециркуляции:
в подтопки (при расположении горелок на |
0,002 |
вертикальных экранах) |
0,015 |
через шлицы под горелками |
|
по наружному каналу горелок |
0,020 |
в воздушном дутье |
0,025 |
в рассечку двух воздушных потоков |
0,030 |
при высокотемпературном сжигании твердого топлива и вводе газов при рециркуляции:
в первую аэросмесь |
0,010 |
во вторичный воздух |
0,005 |
Упрощенный расчет выбросов загрязняющих веществ, образующихся при сжигании в котлоагрегатах, а также в нагревательных и кузнечных печах
Суммарные количества загрязняющих веществ (т/год), поступающих в воздушный бассейн, определяют по количеству сжигаемого топлива, используя удельные показатели выбросов загрязняющих веществ при его сгорании по формуле:
326 |
|
Q BQу , |
(4.12) |
где В – количество сжигаемого топлива, т/год, Qу – удельный показатель выбросов, т/т (табл. 4.3).
При очистке газовых выбросов в пылеулавливающией установке, количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, рассчитывают с учетом эффективности ее работы по формуле:
Q |
BQу 100 |
Кэ |
(4.13) |
|
100 |
|
|
||
|
|
|
Таблица 4.3 |
|
|
|
|
|
|
Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ от топлива, сгораемого в котлоагрегатах
|
|
|
|
|
|
|
Удельные показатели в т/т |
|
|||
Вид топлива |
твердые |
серни- |
окись уг- |
|
окислы |
стый ан- |
|
||||
|
частицы |
гидрид |
лерода |
|
азота |
|
СО |
|
NO2 |
||
|
|
SO2 |
|
||
Угли: |
|
|
0,049 |
|
|
Донецкий |
0,0676 |
0,0504 |
|
0,00221 |
|
Кузнецкий |
0,0536 |
0,0072 |
0,0513 |
|
0,00223 |
Карагандинский |
0,0752 |
0,0144 |
0,0439 |
|
0,00197 |
Воркутинский |
0,0672 |
0,0144 |
0,0455 |
|
0,00217 |
Инжинский |
0,0708 |
0,0468 |
0,0356 |
|
0,00161 |
Подмосковный |
0,0704 |
0,0486 |
0,0258 |
|
0,00095 |
Кизеловский |
0,082 |
0,1098 |
0,0397 |
|
0,00187 |
Челябинский |
0,079 |
0,018 |
0,0347 |
|
0,00127 |
Свердловский |
0,0678 |
0,0072 |
0,054 |
|
0,00104 |
Башкирский |
0,034 |
0,009 |
0,0744 |
|
0,00068 |
Черемховский |
0,074 |
0,0193 |
0,0353 |
|
0,00181 |
Азейский |
0,0456 |
0,0072 |
0,0431 |
|
0,00164 |
Гусиноозерский |
0,0536 |
0,009 |
0,0412 |
|
0,00145 |
Читинский |
0,0392 |
0,009 |
0,0321 |
|
0,00145 |
Хакасский |
0,051 |
0,009 |
0,0261 |
|
0,00187 |
Канско-Ачинский |
0,036 |
0,0072 |
0,0326 |
|
0,00121 |
Приморский |
0,0876 |
0,0072 |
0,0434 |
|
0,00118 |
Сахалинский |
0,0642 |
0,0072 |
0,0492 |
|
0,00189 |
Магаданский |
0,046 |
0,0018 |
0,0446 |
|
0,00186 |
Якутский |
0,043 |
0,0036 |
0,0451 |
|
0,00201 |
Львовско-Волынский |
0,0596 |
0,0468 |
0,043 |
|
0,00208 |
Ставропольский |
0,074 |
0,0234 |
0,0334 |
|
0,00175 |
Туванский |
0,037 |
0,0108 |
0,0334 |
|
0,00246 |
Селезский |
0,036 |
0,009 |
0,0506 |
|
0,00222 |
327
|
|
|
Продолжение табл. 4.3 |
||
|
|
|
|
0,024 |
|
Торф |
0,0326 |
0,0018 |
|
0,00125 |
|
Дрова |
0,0212 |
– |
|
0,0301 |
0,00078 |
Жидкое топливо: |
|
|
|
|
|
Мазут топочный высокосерни- |
0,006 |
0,0549 |
|
0,0377 |
0,00246 |
стый |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Мазут флотский малосерни- |
0,0056 |
0,0059 |
|
0,0377 |
0,00257 |
стый |
|
||||
|
|
|
0,0377 |
|
|
Печное бытовое топливо |
0,006 |
0,0568 |
|
0,00261 |
|
Газ (на 1000 н. м3) |
0,000024 |
– |
|
0,0129 |
0,00215 |
где Кэ – степень очистки в % (табл. 4.4).
Годовой выброс углеводородов в атмосферу составит, кг,
Q угл 10ВР, |
(4.14) |
где В – годовой расход топлива, т; Р – средний выброс летучих углеводородов по отношению к массе сжигаемого твердого топлива, равный 0,09 %.
Удельный выброс летучих углеводородов в атмосферу, кг/т,
q |
угл |
|
Q угл |
10Р, |
(4.15) |
|
В |
||||
|
|
|
|
|
При подстановке Р = 0,09 % значение удельного показателя составляет,
кг/т,
q угл 10 0,09 0,9 . |
|
Годовой выброс бенз(а)пирена, кг, |
|
Q 1 10 9V B , |
(4.16) |
r |
|
где 1 10–9 – предельная концентрация бенз(а)пирена в дымовых газах, кг/м3; Vr – объем дымовых газов, м3/кг.
При значении Vr = 15,73 м3/кг (при = 1,4) удельный показатель составит, кг/м3,
q угл 1000 1 10 9 15,73 1,6 10 5 .
328
Таблица 4.4 Ориентировочная эффективность аппаратов газоочистки и пылеулавливания
|
|
Эффективность, % |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Аппарат, установка |
твердые или |
газообраз- |
|
|
|
жидкие час- |
ные примеси |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
тицы |
|
|
|
|
Отходящие газы котельных |
|
|
|
|
|
Золоуловители осадительного типа |
30 |
– |
|
|
|
Золоуловители жалюзийного типа |
50 |
– |
|
|
|
Групповые циклоны ЦН-15 |
70–85 |
– |
|
|
|
Мокропрутковые золоуловители ВТИ |
90–92 |
– |
|
|
|
Центробежные скрубберы ЦС-ВТИ |
90 |
– |
|
|
|
Электрофильтры |
85–95 |
– |
|
|
|
Ваграночные газы |
|
– |
|
|
|
Сухие искрогасители |
15–30 |
– |
|
|
|
Мокрые искрогасители |
60–80 |
– |
|
|
|
Низконапорные скрубберы Вентури |
92–95 |
– |
|
|
|
Групповые циклоны ЦН-15 |
75 |
– |
|
|
|
Рукавные фильтры |
98 |
– |
|
|
|
Дожигатели СО |
– |
96 |
|
|
|
Аспирационный воздух |
|
– |
|
|
|
Рукавные фильтры |
98–99 |
– |
|
|
|
Циклоны ЦН-15 |
80–85 |
– |
|
|
|
Циклоны СДКЦН-33 и 34 |
90–91 |
– |
|
|
|
Батарейные циклоны БЦ |
90–93 |
– |
|
|
|
Циклоны СИОТ |
60–70 |
|
|
|
|
Циклоны с обратным конусом |
60–70 |
– |
|
|
|
Циклоны ЛИОТ |
70–80 |
– |
|
|
|
Циклоны камеры |
45–50 |
– |
|
|
|
Инерционный пылеуловитель |
65–85 |
– |
|
|
|
Пенные аппараты |
75–95 |
– |
|
|
|
Циклон с водяной пленкой |
85–90 |
– |
|
|
|
Мокрые аппараты ударно-инерционного |
90–95 |
– |
|
|
|
действия |
|
|
|
|
|
Циклон Гипродрева |
70–90 |
– |
|
|
|
Установки очистки от окислов азота на |
– |
65–90 |
|
|
|
операциях травления |
|
|
|
|
|
Гидрофильтры: |
|
|
|
|
|
форсуночные |
87–94 |
– |
|
|
|
каскадные |
86–92 |
30–40 |
|
|
|
барботажно-вихревые |
90–92 |
40–50 |
|
|
Расчет количества загрязняющих веществ, выделяющихся при работе обкаточных стендов и автотранспорта
329
Количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, определяют путем умножения величины расхода топлива в тоннах на соответствующие коэффициенты эмиссий (табл. 4.5).
Таблица 4.5 Выброс загрязняющих веществ при сгорании 1 т топлива
|
Выброс загрязняющих веществ |
|
||
|
|
|||
Наименование вредного вещества |
двигателями |
|
|
|
|
карбюраторными |
дизельными |
|
|
Окись углерода, т/т |
0,6 |
|
0,1 |
|
Двуокись азота, т/т |
0,04 |
|
0,04 |
|
Сернистый газ, т/т |
0,002 |
|
0,02 |
|
Углеводороды, т/т |
0,1 |
|
0,03 |
|
Сажа, кг/т |
0,58 |
|
15,5 |
|
Бенз(а)пирен, г/т |
0,23 |
|
0,31 |
|
Расчет количества токсичных веществ, выбрасываемых в атмосферу стационарными источниками (обкаточными стендами, дизельными установками и т. п.) производят отдельно от автотранспорта.
Расчет количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от оборудования литейных цехов
К источникам выделения загрязняющих веществ в литейных цехах относятся: смесеприготовительное оборудование, машины и транспортеры, перерабатывающие и транспортирующие отработанную сухую формовочную или стержневую смесь, дробилки и мельницы для угля и глины, оборудование для выбивки форм и стержней, для очистки литья, плавильные агрегаты.
Количество загрязняющих веществ, отходящих от открытых вагонеток в процессе плавки чугуна, можно определить по их удельным выбросам, приведенным в табл. 4.6.
Удельные выбросы закрытых чугунно-литейных вагранок производительностью 5–10 т/ч аналогичны выбросам открытых вагонеток и в среднем
составляют: Kвz 11,5 , кг/т; KвСО 193,5 кг/т; KвSO2 0,4 кг/т; Kвугл 0,7 кг/т;
где Kвz , KвСО, KвSO2 , Kвугл – удельные выбросы пыли, СО, SO2 и углеводоро-
дов соответственно.
На участках приготовления формовочных смесей формовки, разливки и выбивки опок, местах пересыпов горелой земли, очистки и обрубки литья выделяются пыль, летучие углеводороды и другие органические соединения.
На основании проведенных исследование на заводах (данные Всесоюзного научно-исследовательского института охраны труда в г. Свердловске) было выявлено, что выбросы пыли на указанных участках в 1,5 раза больше количества пыли, выделяемой на участках литья, а выбросы углеводородов составляют 0,5 кг на тонну выплавляемого металла. Поэтому для расчетов принимают следующие удельные показатели:
удельный показатель выброса пыли
330
Kп 11,5 1,5 17,2 кг/т;
удельный показатель выброса углеводородов
K угл 0,5 кг/т.
Величина выбросов загрязняющих веществ при литье стали в электродуговых печах зависит от режимов работы печи, основными из которых являются заправка печи, плавление, окисление и восстановление.