Термины и определения

Концентрация загрязняющего вещества в выбросе (концентрация) – ко­личество загрязняющего вещества, содержащееся в единице объема газовоздушно­го потока, поступающего в атмосферный воздух.

Коэффициент избытка воздуха – отношение фактически затраченного на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому.

Нормальный метр кубический (м³) – единица объема газовой среды, приве­денная к нормальным условиям (температура 273,15 К и давление 101,3 кПа).

Валовой выброс загрязняющего вещества, т/год – количество загрязняющего вещества, поступающего в атмосферный воздух с дымовыми газами за рассматри­ваемый период (как правило, год).

Концентрация загрязняющего вещества в сухих дымовых газах, мг/м³ – концентрация вещества, измеренная за котлом, пересчитанная на сухой дымовой газ и приведенная к условному коэффициенту избытка воздуха =1,4 и нормальным условиям (температура = 273,15 К и давление = 101,3 кПа), миллиграмм на нор­мальный метр кубический.

Максимальный выброс загрязняющего вещества, г/с: Максимальное ко­личество загрязняющего вещества, поступающего в атмосферный воздух с дымо­выми газами, грамм в секунду.

Объем сухих дымовых газов, м³/с (тыс. м³/год) – количество сухих дымо­вых газов, образующихся при полном сгорании твердого, жидкого или газообразного топлива, приведенное к нормальным условиям, нормальный метр кубический в се­кунду (тысяч нормальных метров кубических в год).

Теоретический объем воздуха, м³/кг или м³/м³ – количество воздуха теоре­тически необходимое для полного сгорания одного килограмма твердого или жидко­го или одного нормального метра кубического газообразного топлива, нормальный метр кубический на килограмм топлива или нормальный метр кубический на нор­мальный метр кубический топлива.

Теоретический объем трехатомных газов и азота, м³/кг или м³/м³ – коли­чество трехатомных газов и азота, полученное при стехиометрическом сжигании од­ного килограмма твердого или жидкого или одного нормального метра кубического газообразного топлива, нормальный метр кубический на килограмм топлива или нормальный метр кубический на нормальный метр кубический топлива.

1 Определение выбросов газообразных загрязняющих веществ по данным инструментальных замеров

Валовый выброс j-гo загрязняющего вещества , поступающего в атмосферный воздух с дымовыми газами рассчитывается по формуле:

, т/год, (1.1)

где – средневзвешенная за год концентрация j-гo загрязняющего вещества в сухих дымовых газах, определяется в зависимости от типа средства измерения и при индикации значений в массовых единицах рассчитывает­ся по формуле (1.2), при индикации значений в объемных единицах по формуле (1.3), мг/м³; – объем сухих дымовых газов, тыс. м³/год, определяемый по измеренной скорости потока и площади сечения газохода или по известному расходу и химическому составу сжигаемого топлива. При переводе величины из м³/с в тыс. м³/год принять, что котел работает в год 188 суток.

Концентрация j-го загрязняющего вещества в сухих дымовых газах при индикации значений в массовых единицах рассчитывается по формуле:

, мг/м³, (1.2)

где – измеренная массовая концентрация j-го загрязняющего вещества, мг/м³; – коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.

Концентрация j-го загрязняющего вещества в сухих дымовых газах при индикации значений в объемных единицах рассчитывается по формуле:

, мг/м³, (1.3)

где – измеренная объемная концентрация j-го загрязняющего вещества, одна миллионная доля объема, ррm (1 ррm=0,0001%об.);

– переводной коэффициент для j-го загрязняющего вещества при нормаль­ных условиях, мг/м³, величина постоянная. Значения коэффициентов для основных газообразных загрязняющих веществ приведены в таблице 1.1.

Для расчета максимальных и валовых выбросов и сначала осуществляют перевод в массовые единицы путем умножения значения на коэффициент =2,05 мг/м³, а затем рассчитанные по формуле (1.1) суммарные выбросы разделяют на составляющие по формулам (1.5) и (1.6).

Коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы , рассчитывается по формуле:

, (1.4)

где – измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов, %.

Таблица 1.1. Переводные коэффициенты для газообразных загрязняющих веществ при нормаль­ных условиях

Загрязняющее вещество	Обозначение	Переводной коэффициент, мг/м3
Оксид углерода (угарный газ)		1,25
Оксид азота		1,34
Диоксид азота		2,05
Диоксид серы		2,86

С учетом трансформации азота оксида в атмосферном воздухе, выбросы азота оксида и азота диоксида вычисляются по следующим формулам:

, т/год; (1.5)

, т/год, (1.6)

где , – выбросы диоксида и оксида азота, поступающих в атмосферный воздух с дымо­выми газами, т/год; и – молекулярные массы и , равные 30 и 46 г/моль соответственно.

Объем сухих дымовых газов при =1,4 и нормальных условиях, образующихся при полном сгорании топлива, рассчитывается по измеренной скоро­сти потока и площади сечения газохода по формуле:

, м³/с, (1.7)

где – отношение объема сухих и влажных продуктов сгорания, значения которого для основных видов топлива приведены в таблицах А.1 и А.2 (приложение А); – объем уходящих дымовых газов, рассчитанный по измеренной скоро­сти потока и площади сечения газохода, м³/с; – температура уходящих дымовых газов в момент проведения измерений, °С; – барометрическое давление воздуха в момент проведения измерений, кПа; – избыточное давление (+) или разрежение (–) газов в месте отбора пробы, кПа.

Объем сухих дымовых газов при =1,4 и нормальных условиях, образующихся при полном сгорании топлива, рассчитывается по известному расхо­ду и химическому составу сжигаемого топлива:

, м³/с, (1.8)

где – расчетный расход топлива, кг/с (м³/с); – теоретический объем сухих дымовых газов, приведенный к условному ко­эффициенту избытка воздуха и нормальным условиям, м³/кг (м³/ м³), определяемый в со­ответствии с таблицами А.1, А.2 (приложение А); , – теоретический объем соответственно трехатомных газов и азота, образующийся при полном сжи­гании одного килограмма (одного нормального метра кубического) топлива, м³/м³; – теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания одного килограмма (одного нормального метра кубического) топлива, м³/м³.

Значения , , , могут приниматься по справочным данным (приложение А). В учебных целях эти параметры необходимо рассчитать по химическому составу сжигаемого топлива. Такой расчет на практике производится при использовании топлива с отличными от указанных в таблице А.1 характеристиками (влажность или зольность), а также при использовании другого, не указанного в таблице А.1 топли­ва.

Теоретический объем трехатомных газов, полученный при пол­ном сжигании одного килограмма топлива, рассчитывается по формуле:

, м³/кг, (1.9)

где , – содержание углерода и серы (органической и колчеданной) соответственно в рабочей массе топлива, %.

Теоретический объем азота, полученный при полном сжигании одного килограмма топлива, рассчитывается по формуле:

, м³/кг, (1.10)

где – содержание азота в рабочей массе топлива, %.

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгора­ния одного килограмма топлива, рассчитывается по формуле:

, м³/кг (1.11)

где , – содержание водорода и кислорода соответственно в рабочей массе топлива, %.

При использовании топлива с отличными от указанных в таблице А.1 влажностью и (или) зольностью производится пересчет объема с влажности и зольности на влажность и зольность путем умножения на отношение:

, (1.12)

где , – соответственно влажность и зольность, которые указаны для данного вида топлива в таблице А.1 (приложение А); и – фактические влажность и зольность, указанные в паспортах, сертифи­катах качества, протоколах испытаний топлива.

При изменении влажности и (или) зольности топлива также изменяется и низшая рабочая теплота сгорания топлива:

, МДж/кг, (1.13)

где – низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг, указанная для данного вида топлива в таблице А.1 (приложение А).

Расчетный расход топлива рассчитывается по формуле:

, кг/с (м³/с), (1.14)

где – потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %. При сжига­нии газообразного топлива принимается =0. При сжигании твердого и жидко­го топлива принимается по таблице Б1 (приложение Б); – фактический расход топлива на работу котла на максимальном режиме горе­ния, кг/с (м³/с).

Фактический рас­ход топлива на расчетной нагрузке:

, кг/с (м³/с), (1.15)

где – расчетная нагрузка котла, МВт; – низшая рабочая теплота сгорания топлива, при сжигании газообразного то­плива МДж/м³, при сжигании твердого и жидкого топлива МДж/кг; – коэффициент полезного действия «брутто» котла на расчетной нагрузке, %.

В таблицах 1.2 и 1.3 представлены исходные данные к расчету валовых выбросов газообразных загрязняющих веществ. Каждому студенту необходимо решить две задачи, пользуясь исходными данными из таблиц 1.2 и 1.3. Номер варианта выбирается по номеру в журнале. Для студентов с номером в журнале от 1 до 15 номер варианта совпадает с номером журнале. Для студентов в журнале от 16 до 30 номер варианта равен номеру в журнале минус 15.

Таблица 1.2. Исходные данные к расчету валовых выбросов газообразных веществ по данным инструментальных замеров (объем сухих дымовых газов определить по измеренной скорости потока и площади сечения газохода)

№ вар.	Топливо	, мг/м3			, %	, м3/с	, кПа	, кПа	, °С
		СО	NOx	SO2
	Природный газ (Торжок-Минск-Ивацевичи)	45	118	–	4,0	0,20	101,1	0,05	110
		36	120	–	4,5	0,22	101,3	0,06	120
		40	128	–	5,0	0,24	101,5	0,03	100
	Природный газ (Торжок-Долина)	42	122	–	4,0	0,22	101,5	-0,05	105
		38	124	–	4,5	0,18	101,3	-0,06	120
		36	126	–	5,0	0,20	101,1	-0,03	110
	Донецкий каменный уголь, марка Д	430	430	1300	9,2	0,24	101,1	-0,05	115
		450	440	1400	9,7	0,22	101,3	-0,06	120
		480	450	1550	8,4	0,18	101,5	-0,03	130
	Мазут малозольный М100, вид I	390	426	1200	5,1	0,20	101,5	-0,05	110
		420	485	1400	4,9	0,24	101,3	-0,06	120
		460	462	1600	4,7	0,22	101,1	-0,03	130
	Древесные отходы, обрезки	848	189	178	6,3	0,18	101,1	-0,05	110
		830	202	168	6,5	0,20	101,3	-0,06	105
		859	176	185	6,8	0,24	101,5	-0,03	120

Таблица 1.3. Исходные данные к расчету валовых выбросов газообразных веществ по данным инструментальных замеров (объем сухих дымовых газов определить по известному расходу и химическому составу сжигаемого топлива)

№ вар.	Топливо	, ppm			, %	, %	, %	Вид топки	, МВт	, %
		СО	NOx	SO2
	Донецкий каменный уголь, марка Г	378	231	500	9,2	12	30	С пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой прямого хода	10	86
		396	236	538	9,7	11	29		11	87
		422	241	596	8,4	13	28		12	88
	Донецкий каменный уголь, марка Д	344	210	455	9,2	12	30		13	86
		360	215	490	9,7	11	29		14	87
		384	220	542	8,4	10	28		15	88
	Мазут малозольный М100, вид I	312	208	420	5,1	0,17	0,050	камерная	10	86
		336	237	490	4,9	0,16	0,045		11	87
		368	225	559	4,7	0,14	0,048		12	88
	Мазут малозольный М40, вид II	343	229	462	5,1	0,30	0,050		13	86
		370	260	538	4,9	0,25	0,045		14	87
		405	248	615	4,7	0,22	0,048		15	88
	Древесные отходы, обрезки	678	92	62	6,3	28	0,5	шахтная	0,5	83
		664	99	59	6,5	35	0,7		1,0	81
		687	86	65	6,8	60	0,9		1,5	65

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ЗАМЕРОВ

1

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ

2

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ

2

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ УКРУПНЕННЫМ МЕТОДОМ

1

6 РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО ЧАСОВОГО ВЫХОДА ЗОЛЫ И ШЛАКА

1

7 РАСЧЕТ УРОВНЕЙ ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

1

8 РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМОЙ МОЩНОСТИ ТЭС ПО УСЛОВИЯМ ОХРАНЫ АТМОСФЕРЫ

1

9 РАСЧЁТ УДЕЛЬНОГО УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА

2

10 РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ В СТОЧНЫХ ВОДАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЭС

2

11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ, ОТВОДИМОЙ ОТ ТЭС В ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ СОВМЕСТНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

2

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А.1. Расчетные характеристики твердых и жидких топлив

Наименование то­плива	Марка	Класс или вид	Состав рабочей массы топлива, %							, МДж/кг	Объемы воздуха и продуктов сгорания м3/кг, t=0°C. Р=101,3 кПа							Предельные значения, %
Донецкий б-н	Д	Р	13,0	27,8	2,9	44,1	3,3	0,9	8,0	17,25	4,63	0,84	3,66	0,63	6,35	6,99	0,91	18,0	35,0
Донецкий б-н	Г	Р	10,0	28,4	3,0	48,3	3,4	0,9	5,6	18,92	5,11	0,92	4,04	0,62	7,01	7,63	0,92	12,0	37,5
Мазут малозольный	40 или 100	вид I	0,15	0,04	0,4	86,3	12,91		0,2	40,48	11,19	1,61	8,84	1,69	14,92	16,61	0,90	1,0	0,05
Мазут малозольный	40 или 100	вид II	0,2	0,04	0,85	85,6	13,01		0,3	40,39	11,16	1,60	8,82	1,70	14,89	16,58	0,90	1,0	0,05
Отходы древесные для топливных нужд	Древесные отходы, обрезки		40	0,6	0,05	32,77	3,69	0,36	22,53	10,90	3,18	0,61	2,51	0,98	4,39	5.37	0,82	40,0	1,5

Таблица А.2. Расчетные характеристики газообразных топлив

Газопровод	Конц. во­д. па­ров, г/м3	Плот­ность, кг/м3	, МДж/м3	Содержание компонентов, объемная доля, %						Объемы воздуха и продуктов сгорания м3/м3, г=0°С, Р= 101,3 кПа
				CH4	C2H6	C3H8	C4H10	CO2	N2
Торжок – Минск - Ивацевичи	0,0489	0,682	33,53	98,0	0,78	0,21	0,07	0,03	0,82	9,54	1,01	7,55	2,21	12,37	14,58	0,85
Торжок - Долина	0,0457	0,681	33,51	98,1	0,74	0,20	0,07	0,03	0,81	9,54	1,01	7,55	2,21	12,37	14,58	0,85