ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Определить выбросы токсичных веществ теплоэлектростанций при сжигании органического топлива. Исходные данные для расчета приведены в таблицах 1–3. Расчет произвести при годовом расходе топлива (В) равном 2000000 т/год.

Определить концентрации вредных веществ в дымовых газах теплоэлектростанций.

Таблица 1 – Исходные данные

Номер варианта	Вид топлива	Конструкционные параметры				Тип золоочистки
		Высота трубы, Н, м	Диаметр устья, м	Разница температур ΔТ, °С	Продуктив-ность, Р, т/час
1	А	150	8.4	80	100	1
2	Б	100	4.8	100	70	2
3	В	150	8.4	150	30	1
4	Г	120	6.0	120	100	2
5	Д	100	4.8	100	80	1
6	Е	150	8.4	150	100	2
7	Ж	120	6.0	20	70	3
8	З	100	4.8	80	90	3
9	К	150	8.4	150	100	2
10	Л	120	6.0	120	30	2
11	А	100	4.8	100	80	1
12	Б	150	8.4	80	100	2
13	В	120	6.0	150	70	1
14	Г	100	4.8	120	50	2
15	Д	150	8.4	80	100	1
16	Е	120	6.0	100	70	2
17	Ж	100	4.8	20	80	3
18	З	150	8.4	80	100	3
19	К	120	6.0	120	50	2
20	Л	100	4.8	100	80	1
21	А	150	6.0	120	50	2
22	Б	120	6.0	150	100	1
23	В	100	4.8	100	80	2
24	Г	150	8.4	80	70	1
25	Д	120	6.0	120	100	2
26	Е	100	4.8	100	50	1
27	Ж	150	8.4	80	90	3
28	З	120	6.0	20	30	3
29	К	100	4.8	100	100	1
30	Л	120	6.0	150	70	2

Примечания к табл.1.

1. Характеристика типа золоочистки:

1 – мокрые золоуловители;

2 – батарейные циклоны;

3 – электрофильтры.

2. Местоположение теплоэлектростанции:

для вариантов 1 – 10 – г. Краматорск,

для вариантов 11 – 20 – г. Харьков,

для вариантов 21 – 30 – г. Чернигов.

Таблица 2 – Характеристика топлива (твердого и жидкого)

Вид топлива	Название топлива	Содержание компонентов в топливе, %
		углерод	водород	азот	сера	зольность
А	Уголь	52	5	1.5	0.5	40
Б	Уголь	71	4	1.5	1.3	22
В	Уголь	72	5	1.6	3.0	18
Г	Уголь	62	4	1.6	4.0	28
Д	Мазут	86	10	0.5	0.5	0.3
Е	Мазут	84	10	0.6	1.0	0.3
Ж	Мазут	84	10	0.6	2.5	0.1
З	Мазут	83	10	0.5	3.5	0.1

Таблица 3 – Характеристика природного газа

Вид топлива	Содержание компонентов в природном газе, %
	СН4	СО2	H2S	N2
К	80	0.2	0.5	14.5
Л	88	0.3	–	9.0

1 Количественная оценка выбросов токсичных веществ промышленными объектами

Основными загрязнителями окружающей среды являются газообразные вещества и аэрозоли, твердые вещества. Наиболее распространенными газами, загрязняющими воздух, являются сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, аммиак, соединения фтора, хлора, сероводород, оксид углерода, непредельные углеводороды.

Масса выбрасываемых котлом или другим топливоиспользующим устройством токсичных веществ зависит от состава топлива, вида, состояния и режима оборудования и множества дру­гих факторов. Для количественной оценки выбросов используем расчетный метод.

а) Твердые частицы

Твердые частицы, поступающие в атмосферу, чаще всего состоят из несгоревших частиц угля, золы, сульфитов, сульфатов и сульфидов металлов (железа, меди, цинка, свинца и др.), кремнезема, хлоридов, соединений кальция, натрия, фосфора.

Расчет выбросов твердых частиц, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами при сжигании твердого топлива и мазута» ведется по балансовому уравнению

П=В·А·Х(1-s)

где Птв - количество выбросов твердых частиц, г/с;

В - расход топлива, г/с;

а^р - зольность топлива, %;

Х - вспомогательная величина, зависящая от вида топли­ва (для твердого топлива – 0.0023, для мазута – 0.010);

s - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (электрофильтры - 0.997, батарейные циклоны – 0.93, мокрые золоуловители – 0.975).

б) Оксиды серы

Сернистый ангидрид образуется при горении органических веществ, обжиге и плавке серосодержащих руд. В большом количестве его выбрасывают предприятия черной металлургии, коксохимические и цементные заводы, теплоэлектростанции. Сернистый ангидрид легко поглощается растениями, нарушая их жизнедеятельность, раздражающе действует на дыхательные пути животных и человека, вызывая острые респираторные заболевания.

Расчет выбросов оксидов серы в пересчете на оксид серы (IV) выполняем по балансовой формуле:

П_SO2 = 0.02·В·S·(1-у)·(1-z),

где s^p - содержание серы в топливе, %;

у - доля оксидов серы, связываемых золой в котле (для угля – 0.1, для мазута - 0.02, для природного газа - 0);

z - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителях (электрофильтры, батарейные циклоны - 0, мокрые золоуловители - 0.03).

в) Оксид углерода (II)

Оксид углерода выделяется в атмосферу при неполном сгорании веществ, содержащих углерод. Содержание СО в доменных газах - до 30 %, в ваграночных - до 13-15 %. При концентрации в воздухе свыше 1 % он отрицательно влияет на растения, токсичен также для животных и человека.

Расчет выбросов оксида углерода производим по формуле

Пco = 9·10·В·q₃·R·Qn·(1-).

где Qn - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг:

q₃, q₄ - потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания топлива, %.

R - коэффициент, учитывающий потери теплоты, обусловленные содержанием СО в продуктах сгорания.

Все необходимые для расчета величины приведены в табл.4, значение их зависит от вида используемого топлива.

Таблица 4 – Характеристика процесса горения топлива

Топливo	Qn, кДж/кг	q3	q4	R
Уголь	34000	0.7	3.5	1.0
Мазут	45000	0.5	0.5	0.65
Природный газ	37000	0.15	0.5	0.5

г) Оксиды азота

Оксиды азота загрязняют воздух в районах расположения металлургических, химических заводов, теплоэлектростанций. Эти оксиды поглощаются листьями растений, нарушая при этом обмен веществ и ухудшая кормовые качества растений.

Расчет выбросов оксидов азота производим в пересчете на оксид азота (IV):

П_NO2 = 0.13·10·B·K·Qn·b₁·(1-).

где К - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота, кг/т условного топлива;

b₁ - коэффициент, учитывающий влияние содержания азота в топливе на выход оксидов азота.

Коэффициент К определяем по формулам:

– для котлов производительностью более 70 т/ч – К=12·Р/(200+Р);

– для котлов производительностью, равной или менее 70 т/ч – К = Р/20.

где Р – номинальная производительность котла, т/ч.

Значение коэффициента b₁ зависит от вида топлива: при сжигании мазута – 0.9; при сжигании природного газа – 0.8; при работе на твердом топливе определяется по формуле

b₁= 0.178 + 0.47·N,

где n^p - содержание азота в топливе, %.

д) Оксид ванадия

При сжигании жидкого топлива (мазута) дымовые газы содержат примеси оксидов ванадия. Расчет выбросов оксидов ванадия в пересчете на оксид ванадия (V) выполняем по формуле

П_V2O5= 4·10·В·(95.4·S- 31.6).

где s^p - содержание серы в мазуте, %