Розрахункова робота №7 «Розрахунок висоти димаря з умови необхідного розсіювання шкідливих викидів»

Гази, що відходять, від будь-яких промислових джерел повинні бути розсіяні в атмосфері, навіть якщо вони не містять токсичних речовин.

Для практичних розрахунків розсіювання в атмосфері шкідливих домішок, що містяться у викидах підприємств, використовується методика заснована на теорії класичної аеродинаміки, у якій враховується як стан атмосфери для даного географічного району, так і основні параметри газового середовища, що викидається, з димаря.

Δh=h_г+h_А

де h_r-підйом за рахунок кінетичної енергії струменя;

h_A-підйом за рахунок сил Архімеда.

Рисунок 7.1– Схема підйому струменя диму

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

• Витрата палива В_р=4 кг/с;

• Вміст летючої сірки в паливі S_л^р=2 %;

• Тип палива: буре вугілля;

• Теплоенергетична установка – паровий котел з фактичною і номінальною продуктивністю по парі Д_фак/Д_ном=80/50 [т/год];

• Ступінь рециркуляції r=20 %;

• Діаметр устя димаря Д₀=3,5 м;

• Розрідження, що створюється димарем ΔР=750 Па;

• Температура навколишньої атмосфери t_в=40˚С;

• Географічний район – Донбас;

• Середня температура продуктів згоряння в димарі t_г=140˚С;

• Фонова концентрація SO₂ С_ф._SO2=0,02 мг/м³;

• Фонова концентрація NO_x С_ф._Nox=0,006 мг/м³;

• Кількість димарів біля теплоенергетичної установки z=3;

• Щільність продуктів згоряння ρ_г=1,10 кг/м³;

• Недопал палива: q_н=3%;

• Спосіб рециркуляції №3.

Розрахунок

1. Висота димаря визначається по формулі (з умови розсіювання)

;

де ГПК_NОx=0,085 мг/м³;

ГПК_SO2=0,05 мг/м³;

А – коефіцієнт, що залежить від стану атмосфери (умови вертикального і горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі);

А=240 –Крим, Середня Азія, субтропіки Кавказу ;

А=200 –Донбас, Північний Кавказ, Казахстан, Нижнє Поволжя.

А=160 – Західна Україна, Урал, Північне Поволжя;

А=120 – Центральна і Східна частина України, центр Росії;

F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі;

F=1 – для газоподібних речовин;

F=2 – для пилу зі ступенем утилізації більше 90 %;

F=2,5 – для пилу зі ступенем утилізації менше 90 %;

m,n – коефіцієнти, що враховують умови виходу продуктів згоряння з димаря;

де:

w₀ – швидкість виходу продуктів згоряння з димаря, м/с;

Д₀ – діаметр устя димаря, м;

h – геометрична висота димаря, м;

ΔТ – різниця між температурою продуктів згоряння, що викидаються, і середньою температурою навколишнього повітря, °С.

2. Швидкість виходу продуктів згоряння з димаря:

м/с;

де V=10B_p.

3. Геометрична висота димаря (з умови забезпечення необхідного розрідження ΔР):

;

де ρ_в^tв – щільність повітря при температурі t_в

кг/м³;

ρ_г^tг – щільність продуктів згоряння при температурі t_г:

кг/м³;

звідси: м;

4. Величина f визначається:

звідси:

5. Безрозмірний коефіцієнт n визначається в залежності від параметра V_м

.

Якщо: V_м≤0,3, то n=3;

0,3<V_м≤2, то ;

V_м>2, то n=1.

Для даних умов розрахунку V_м=2,97>2 і величина n=1

6. Визначаємо викид (кількість) окислів азоту, що утворяться при спалюванні палива в котельному агрегаті:

, г/с;

де β₁ – коефіцієнт, що залежить від типу палива, що спалюється;

β₁=0,85 - для природного газу;

β₁ = 0,7-0,8 - для мазуту;

β₁= 0,55 - для антрациту;

β₁=0,7 - для бурого вугілля;

β₁= 1,0 - для Донецького вугілля марок "Д" і "Г";

β₁=1,4 - для торфу і Кузнецького вугілля.

Для умов розрахунку β₁=0,7 (буре вугілля).

Коефіцієнт β₂ залежить від типу пальників:

β₂=0,85 - для прямоточних пальників;

β₂=1,0 - для вихрових пальників.

Для умов розрахунку β₂=0,85 (прямоточний пальник).

Коефіцієнт К, що характеризує вихід окислів азоту на 1т спаленого палива, визначається за наступними експериментальними залежностями:

для котлів із Д_ном>70 т/год;

для котлів із Д_ном< 70 т/год;

для водогрійних котлів, Q_факт і Q_ном - теплова продуктивність котла, ГДж/г.

Для даних умов Д_ном =80 т/год і Д_факт=50 т/год

Звідси: ;

У формулі розрахунку викиду NO_x:

q₄ – втрати тепла від механічного недопалу;

q₄ = 3% – за завданням;

β₃ – коефіцієнт, що характеризує ефективність впливу ре-циркулюючих газів у залежності від способу подачі їх у топку котла:

№ п/п	Спосіб введення газів для рециркуляції	β3
1	Введення в під топки	0,002
2	Введення під пальники	0,015
3	Введення навколо пальника	0,020
4	Введення в повітряне дуття	0,025
5	Введення в розсічку двох повітряних потоків	0,030

За завданням повітря вводять навколо пальника, тому β₃=0,020

r – ступінь рециркуляції димових газів у відсотках від витрати дуттєвого повітря, %; r=20% – за завданням.

Таким чином, викид NO_x складе:

г/с

7. Визначаємо викид окислів сірки:

, г/с;

де: S_л^р – летюча сірка в паливі, %

η^'_SO2 – коефіцієнт, що залежить від типу палива:

-η^'_SO2=0,02 - для мазуту;

-η^'_SO2=0,1 - для антрациту, бурого і кам'яного вугілля;

-η^'_SO2=0,15 - для торфу;

-η^'_SO2=0,5 - для сланців.

Для умов завдання - η^'_SO2=0,1;

Коефіцієнт - η^''_SO2 залежить від властивостей зрошуваної води в скруберах:

-η^''_SO2=0,020-0,030 - для лужної води;

-η^''_SO2=0,15 - для нейтральної води;

Для умов завдання - η^''_SO2=0,15;

Викид окислів сірки складе:

г/c;

8. Необхідна висота димаря за умовами розсіювання шкідливих викидів складе:

м.

Висновок: Димар котельного агрегату висотою h=191 м не забезпечить розсіювання шкідливих речовин до рівня ГПК (гранично припустимих концентрацій), бо h<H. Тому необхідне попереднє очищення продуктів згоряння від SO₂ , NO_x до необхідного рівня.