«Розрахунок шкідливих викидів теплової електростанції»

Розрахунок кількості шкідливих речовин, що утворюються в топковій камері котельних установок проводять з метою:

• визначення концентрації шкідливих речовин в одиниці об'єму (1 м³) продуктів згоряння і порівняння з граничноприпустимою концентрацією (ГПК) для даного типу речовини;

• вибір методу боротьби зі шкідливими викидами;

• визначення висоти димаря з умови розсіювання.

Для виконання розрахункової роботи використовуються наступні технічні і технологічні характеристики котельної установки:

• електрична потужність електростанції Е=310⁶ кВт;

• коефіцієнт корисної дії (ККД) електростанції ККД=0,62;

• тип палива: Антрацит;

• теплота спалювання палива, =22000 кДж/кг;

• зольність палива, А_р=20%;

• вміст летючої сірки, =1,7 %;

• паропродуктивність Д_ном – номінальна, Д_фак – фактична, т/год:

Д_ном=3500 т/год, Д_фак=3000 т/год;

• тип пальника – прямоточний;

• ступінь рециркуляції димових газів, r=0,15;

• ефективність впливу рециркуляції димових газів β ₃ по №1;

• ступінь вловлювання золи і твердих часток у золовловлювачах, η_з.у.=0,97;

• коефіцієнт підсмоктування атмосферного повітря в котельний агрегат, =1,2.

РОЗРАХУНОК

1 Розрахунок горіння палива

1.1 Кількість вугілля, що спалюється в одиницю часу:

, кг/с.

1.2 Кількість продуктів згоряння на виході з топки:

C + O₂ → CO₂

1.3 Кількість СО₂ у продуктах згоряння (по реакції):

12 кг С ― 22,4 м³ СО₂

В(1 – А^р) ―

, м³/с.

1.4 Кількість кисню, необхідна для спалювання вугілля (по реакції):

12 кг С ― 22,4 м³ О₂

В(1 – А_р) ―

, м³/с.

1.5 Кількість азоту в продуктах згоряння:

, м³/с.

1.6 Кількість продуктів згоряння:

, м³/с,

де α – коефіцієнт підсмоктування атмосферного повітря в топковий простір котла.

2 Розрахунок викиду окислів азоту

2.1 Інтенсивність викиду NО_x для котлів агрегатів визначається по емпіричній формулі:

, кг/с,

де β₁ – коефіцієнт, що враховує вплив якості вугілля, що спалюється, (палива), вмісту азоту в паливі і шлакозоловидалення на вихід окислів азоту. За експериментальним даним цей коефіцієнт дорівнює:

β₁ = 0,85 – для природного газу;

β₁ = 0,7 – 0,8 – для мазуту;

β₁ = 0,55 – для антрациту при сухому шлаковидаленні;

β₁ = 0,7 – для бурого вугілля;

β₁ = 0,95 – для донецького вугілля марок Д і Г;

β₁ = 1,4 – для кузнецького вугілля марок Д і Г і торфу;

β₂ – коефіцієнт, що враховує вплив конструкції пальника:

β₂ = 0,85 – для прямоточних пальників;

β₂ = 1,0 – для вихрових пальників;

к – коефіцієнт, що характеризує вихід окислів азоту на 1т спаленого умовного палива, кг/т

– для котлів паропродуктивністю понад 70 т/год,

де Д_фак – фактична паропродуктивність, т/год;

Д_ном – номінальна паропродуктивність, т/год.

– для котлів паропродуктивністю менш 70 т/год.

– для водогрійних котлів, де Q_фак і Q_ном , ГДж/рік.

.

β₃ – коефіцієнт, що характеризує ефективність впливу рециркулюючих газів у залежності від умов їхньої подачі в топковий простір котла:

№ 1 - β₃ = 0,002 – подача газу в під топки;

№ 2 - β₃ = 0,015 – подача газу в під пальники;

№ 3 - β₃ = 0,020 – подача газу по зовнішньому каналу пальників;

№ 4 - β₃ = 0,025 – подача газу в повітряне дуття;

№ 5 - β₃ = 0,030 – подача газу в розсічку двох повітряних потоків;

№ 6 - β₃ = 0,010 – подача газу в первинну аеросуміш;

№ 7 - β₃ = 0,005 – подача газу у вторинне повітря.

β₃ = 0,002.

q₄ – втрата тепла від механічного недопалу.

2. Концентрація окислів азоту в продуктах згоряння складе:

, г/м³.

3 Розрахунок викиду окислів сірки

3.1 Інтенсивність викидів окислів сірки визначається по вмісту летючої сірки в паливі:

, г/с,

де В_р – витрата палива, кг/с;

− летюча сірка в паливі, =1,7 %;.

− частка окислів сірки, що уловлюється летючою золою в газоходах котла, залежить від виду палива, його зольності і вмісту вільного лугу в летючій золі. Чим більше зольність А^р і вміст СаО і МgO в летючій золі, тим більше значення :

= 0 – при спалюванні природного газу;

= 0,02 – при спалюванні мазуту;

= 0,10 – при спалюванні антрациту, бурих і кам'яних вугіль;

= 0,15 – при спалюванні торфу;

= 0,50 – при спалюванні сланців.

= 0,10 .

Величина залежить від РН зрошуваної води і показує частку SO₂, що вловлюється в мокрому золовловлювачі:

= 0,020 – 0,030 – для лужної води в мокрому золоуловлювачі;

= 0,015 – для нейтральної води в мокрому золоуловлювачі.

=0,025.

, г/с,

2. Концентрація окислів сірки в продуктах згоряння:

, г/м³.

4 Розрахунок викиду твердих часток золи

4.1 Інтенсивність викиду твердих часток визначається по формулі:

де а_ун – частка золи і твердих часток недопалу палива, що уноситься газами з топки в газоходи котла.

Величина а_ун залежить від типу топки:

№ 1- а_ун = 0,95 – камери з твердим шлаковидаленням;

№ 2 - а_ун = 0,7 – 0,85 – відкриті, з рідким шлаковидаленням;

№ 3 - а_ун = 0,6 – 0,8 – напіввідчинені, з рідким шлаковидаленням;

№ 4 - а_ун = 0,5 – 0,6 – двохкамерні топки;

№ 5 - а_ун = 0,2 – 0,4 – топки з вертикальними передтопками;

№ 6 - а_ун = 0,1 – 0,15 – горизонтальні циклонні топки;

η_з..у. – ступінь вловлювання золи і твердих часток у золовловлювачах (залежить від способу і конструкції золовловлювача);

32,7 – середнє значення теплоти згоряння пальних з'єднань у віднесенні, МДж/кг.

4.2 Концентрація твердих часток (пилу) у продуктах згоряння на виході з димаря складе:

, г/м³_.

Дані для розрахунку наведені в додатку Ж.