1.1.5Розрахунок викидів забруднюючих речовин при спалюванні палив

При спалюванні твердого, рідкого і газоподібного палив в котлоагрегатах, печах і ковальських горнах в атмосферу викидаються димові гази, що містять оксиди азоту, сірки і вуглецю, летючу золу (тверді частки), оксиди ванадію і вуглеводні. Компонентний склад продуктів згорання залежить в першу чергу від виду вживаного палива. При спалюванні кам’яного вугілля в атмосферу викидаються оксиди сірки, азоту, вуглецю і тверді частки (летюча зола). При спалюванні рідкого палива (мазуту) в димових газах містяться оксиди сірки, азоту, вуглецю, ванадію, вуглеводні і тверді частки (сажа). При спалюванні природного газу в продуктах згорання містяться оксиди азоту і вуглецю.

Вихідними даними при розрахунках є витрати палива , г/с, л/с, теплота згорання, об’єм продуктів згорання і склад палив. Витрата палива визначається за результатами випробувань котлів або розрахунковим шляхом по формулі

(3.0)

де — теплопродуктивність котлоагрегату, кВт; визначається за результатами випробувань, за паспортними або довідковими даними;

— нижча теплота згорання палива, МДж/кг, МДж/м³;

— ККД котлоагрегату.

Річні витрати палива , т/рік, тис. м³/рік, визначаються по формулі

(3.0)

де — сумарний час роботи котлоагрегату, год/рік.

Склад палива (%) задається масовими долями для твердого і рідкого палив і об’ємними долями для газоподібного.

В табл. 3.26 і 3.27 приведені теплофізичні характеристики основних палив, вживаних в нашому регіоні.

Таблиця 3.26 — Характеристика твердих і рідких палив (при нормальних умовах)

Найменування палив	Марка, клас	, %	, %	, %	, МДж/кг	, м3/кг
Кам’яне вугілля	ДР	13,0	28,0	3,5	18,50	6,06
	Д концентрат	14,0	10,0	3,0	23,74	6,06
	ГР	10,0	28,0	3,5	20,47	6,74
	Г концентрат	10,0	11,0	3,0	25,95	6,74
	Г промпродукт	12,0	40,0	3,3	15,05	6,74
	ЖР	6,0	25,0	3,0	23,36	7,07
	Ж концентрат енергетичний	10,0	16,0	3,5	25,12	7,07
	ОСР	5,0	25,0	3,0	24,20	6,06
	Ж, К, ОС промпродукт	12,0	39,0	3,2	17,00	7,07
	ТР	6,0	25,0	2,7	24,07	7,48
Напівантрацит	ПАРШ	5,0	26,0	2,2	24,03	6,72
Антрацит	АШ, АСШ	8,5	30,0	1,9	16,39	6,72
Дрова		40,0	0,6	–	10,24	3,75
Мазут	Малосірчистий	0,5	0,1	0,5	40,30	11,48
	Сірчистий	0,5	0,1	1,9	39,85	11,28
	Високосірчистий	0,5	0,1	4,1	38,89	10,99

Примітка:

1. Позначення марок вугілля: Д – довгополум’яний, Г – газовий, Ж – жирний, К – коксівний, Т – пісний, ОС – опісно-спікний, ПА – напівантрацит, А – антрацит; Р – рядовий, С – насіння, Ш – штиб.

2. Вміст компонентів на робочу масу: – вологість, – зольність, – вміст сірки; об’єм продуктів згорання палива – .

Таблиця 3.27 — Характеристики газоподібних палив при нормальних умова

Вид палива	Склад газу, % за об’ємом						, м3/кг	, МДж/м3	, кг/м3
	CН4	CnHm	CO/CO2	Н2	N2	SO2
Природний газ	92,0–98,0	1–7	–	–	0,7–2,5	–	10,6–11,0	33,00–37,00	0,760–0,780
Доменний газ	0,3	–	27,0/12,5	5,0	55,0	0,2		4,51	1,190
Коксовий газ	25,5	2,3	6,5/6,5	59,8	3,0	0,5		7,19	0,424

Визначення викидів твердих часток. Розрахунок викидів твердих часток леткої золи і недогорілого палива , т/рік, г/с, що викидаються в атмосферу з димовими газами котлоагрегату при спалюванні твердого палива і мазуту, виконується по формулі

(3.0)

де — витрата палива,т/рік, г/с;

— зольність палива, %; приймається по табл. 3.26;

— частка твердих часток, які уловлюються в золоуловлювачах; приймається за технічними характеристиками апаратів;

— частка золи палива у виносу; приймається по табл. 3.28.

Таблиця 3.28 — Значення коефіцієнтів залежно від типу топки і виду палива

Тип топки	Паливо		, кг/ГДж
З нерухомими ґратами і ручною закидом палива	Буре і кам’яне вугілля	0,0023	1,90
	Антрацити:
	АС і АМ	0,0030	0,90
	АРШ	0,0078	0,80
З пневмомеханічними закидачами і нерухомими ґратами	Кам’яне вугілля	0,0026	0,70
	Антрацит АРШ	0,0088	0,60
З ланцюговими ґратами прямого ходу	Антрацит АС і АМ	0,0020	0,40
Із закидачами і ланцюговими ґратами	Кам’яне вугілля	0,0035	0,70
Шахтна	Тверде паливо	0,0019	2,00
Шарові топки побутових котлів	Дрова	0,0050	14,0
	Кам’яне вугілля	0,0011	7,00
	Антрацит, пісне вугілля	0,0011	3,00
Камерні топки:
парові і водогрійні казани	Мазут	0,0100	0,32
	Газ природний, коксівний		0,25
побутові котли	Газ природний		0,08
	Рідке (пічне) паливо	0,0100	0,16

Визначення викидів оксидів сірки. Розрахунок викидів оксидів сірки , т/рік, г/с, в перерахунку на SO₂, які викидаються в атмосферу з димовими газами, виконується по формулі

(3.0)

де — витрата твердого і рідкого палива, т/рік, г/с; газоподібного палива, тис. м³/рік, л/с;

— вміст сірки в паливі, %; для газоподібного палива, кг/100 м³;

— частка оксидів сірки, що зв’язані летючою золою палива; для вугілля Донецького басейну – 0,10; мазуту – 0,02; газу – 0,00;

— частка оксидів сірки, що уловлюються в золоуловлювачі; для сухих золоуловлювачів приймається рівною нулю, для мокрих – залежно від лужності зрошуючої води.

За наявності в паливі сірководню розрахунок викидів додаткової кількості оксидів сірки , т/рік, г/с, в перерахунку на SO₂ проводиться по формулі

(3.0)

де — витрата палива, т/рік, г/с;

— вміст сірководню в паливі, %.

Визначення викидів оксиду вуглецю. Орієнтовно розрахунок викидів оксиду вуглецю , т/рік, г/с, виконується по формулі

(3.0)

де — витрата твердого і рідкого палива, т/рік, г/с; газоподібного палива, тис. м³/рік, л/с;

— втрати теплоти внаслідок механічної неповноти згорання палива, %; приймається по табл. 3.29;

— кількість оксиду вуглецю на одиницю теплоти, що виділяється при горінні палива, кг/ГДж; приймається по табл. 3.28.

Таблиця 3.29 — Характеристика топок котлів малої потужності

Тип топки і котла	Паливо		, %
Топка з ланцюговими ґратами	Донецький антрацит	1,5–1,6	13,5/10
Топка з пневмомеханічними закидачами і ланцюговими ґратами прямого ходу	Вугілля типа донецьких	1,3–1,4	6,0/3,5
Топка з пневмомеханічними закидачами і ланцюговими ґратами зворотного ходу	Кам’яне вугілля	1,3–1,4	5,5/3,0
Топка з пневмомеханічними закидачами і нерухомими ґратами	Донецький антрацит	1,6–1,7	13,5/10,0
Шахтна топка з похилими ґратами	Дрова, роздроблені відходи, тирса	1,4	2,0
Топка швидкісного горіння	Дрова, тріска, тирса	1,3	4,0/2,0
Камерна топка з твердим шлаковидаленням	Кам'яне вугілля	1,2	5,0/3,0
Камерна топка	Мазут	1,1	0,5
	Газ (природний, попутний)	1,1	0,5
	Доменний газ	1,1	0,5

Примітка. У графі 3 менші значення відносяться для парогенераторів продуктивністю більше 10 т/ч; у графі 5 великі значення – за відсутності засобів зменшення виносу, менші, – при гострому дутті і наявності повернення виносу, а також для котлів продуктивністю 25 – 35 т/год.

Визначення викидів оксидів азоту. Кількість оксидів азоту (у перерахунку на NO₂), які викидаються в одиницю часу, визначається по формулі

(3.0)

де — витрата твердого і рідкого палива, т/рік, г/с; газоподібного палива, тис. м³/рік, л/с;

— параметр, що характеризує кількість оксидів азоту, що утворюються на 1 ГДж тепла, кг/ГДж;

— коефіцієнт, залежний від ступеня зниження викидів оксидів азоту в внаслідок застосування технічних рішень.

Значення визначається по графіках (рис. 3.1) для різних видів палива залежно від номінального навантаження котлоагрегатів.

При навантаженні котла, що відрізняється від номінальної, слід помножити на або на , де, і – відповідно номінальна і фактична паропродуктивність, т/год; , – відповідно номінальна і фактична потужність, кВт.

а – залежність від теплової потужності і ; б – залежність від паропродуктивність котлоагрегату; 1 – природний газ, мазут; 2 – антрацит; 3 – буре вугілля; 4 – кам’яне вугілля

Рисунок 3.1

Розрахунок викидів оксидів ванадію при спалюванні рідкого палива. Кількість оксидів ванадію , т/рік, г/с, в перерахунку на п’ятиоксид ванадію, який викидається з димовими газами в одиницю часу, визначається по формулі

(3.0)

де — вміст оксидів ванадію в рідкому паливі в перерахунку на V₂O₅, г/т;

— коефіцієнт осідання оксидів ванадію на поверхнях нагріву котлів; приймається = 0,00–0,07;

— доля твердих часток продуктів згорання рідкого палива, що уловлюються в пристроях для очищення газів.

За відсутності даних за змістом оксидів ванадію в паливі кількість їх , т/рік, можна орієнтовно визначити по формулі

(3.0)

де — вміст сірки в паливі, %.