Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Задачник. Сидоров,Гаранина.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
15.11.2019
Размер:
19.26 Mб
Скачать

Пример 6

Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании твёрдого топлива в котле при выбросе их в атмосферу

Расход топлива в котле определяется его паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара и подаваемой в котёл питательной воды iп, iпв (кДж/кг), низшей теплотой сгорания топлива (кДж/кг) и коэффициентом полезного действия котла , %.

Для этого используется формула

(кг/с) (6.1)

Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле:

, (кДж/кг), (6.2)

где - содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влажности в топливе в процентах.

Химический состав топлива приведён в таблице 6.1.

50

Таблица 6.1

Химический состав твёрдых топлив,

приведённый на рабочую массу

Тип и месторождение топлива

Содержание химического вещества, %

Подмосковный бассейн

бурый уголь

2,7

28,7

2,2

0,6

8,6

25,2

32

Печорский бассейн

каменный уголь

0,8

59,6

3,8

1,3

5,4

23,6

7

Кузнецкий бассейн

антрацит

0,3

65,7

3,0

1,7

3,1

16,2

7

Донецкий бассейн

каменный уголь

антрацит

4,0

50,6

3,7

1,1

8,0

19,6

13

1,8

71,7

1,4

0,8

1,4

16,9

6

Торф кусковой

фрезерный

0,2

30,9

3,2

1,3

17,8

6,6

40

0,1

25,7

2,7

1,1

14,9

5,5

50

Дрова

-

30,3

3,6

0,4

25,1

0,6

40

Для паровых котлов, работающих на предприятиях железнодорожного транспорта, энтальпию пара можно принимать iп = 2800 кДж/кг, а энтальпию питательной воды iпв = 300 кДж/кг.

51

Полученную по формуле 6.2 величину в кДж/кг для дальнейших расчётов следует перевести в размерность МДж/кг.

МДж/кг = 10-3 кДж/кг

Суммарное количество твёрдых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами от котла, определяется по формуле

, г/с (6.3)

где - расход топлива, г/с;

- зольность топлива на рабочую массу, %;

- доля золы, уносимой газами из котла (для бурого угля – 0,25; каменного – 0,2; антрацита – 0,35);

- доля золы, улавливаемой в пылеуловителе (эффективность работы пылеуловителя в долях);

- потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива в % (табл. 6.2);

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

32,680 МДж/кг – теплота сгорания углерода.

При отсутствии пылеуловителей за котлом величина принимается равной- 0.

Первое слагаемое правой части формулы (6.3) представляет массовое количество летучей золы, а второе – массовое количество коксовых остатков,

52

образующихся в топке, и также выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами.

Массовый выброс в атмосферу оксидов азота с дымовыми газами от котлов, оборудованных топками с неподвижной цепной решёткой с пневматическим забрасывателем, и от котлов, оборудованных шахтными топками с на-

клонной решёткой, в пересчёте на NO2 в (г/с) определяется

по формуле

, (г/с) (6.4)

где - расчётный расход топлива (кг/с) по формуле (6.1);

- низшая теплота сгорания топлива (МДж/кг), принимается по формуле (6.2) с пересчётом в (МДж/кг);

- удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твёрдого топлива (г/МДж).

Величина определяется по формуле

, (6.5)

где - коэффициент избытка воздуха в топочной камере, которую можно принять =2,5;

- характеристика гранулометрического состава угля – остаток на сите при просеивании с размером ячеек 6 мм, %. Она принимается по сертификату на топливо. Для каменных углей принимается 80%, для бурого угля 70%, для торфа 30%, для дров 0%.

- тепловое напряжение зеркала горения топлива в слое, МВт/м2.

53

Величина определяется по формуле

, (6.6)

где - зеркало горения (определяется по паспортным данным котельной установки), м2;

- фактическая тепловая мощность котла по введённому в топку теплу, определяемая по формуле

(6.7)

При отсутствии данных по площади зеркала горения величину можно принимать:

для бурого угля – 0,82 МВт/м2;

для каменного угля – 0,87 МВт/м2;

для антрацита – 0,97 МВт/м2;

для торфа – 1,3 МВт/м2;

для дров – 0,8 МВт/м2.

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решётку, на образование оксидов азота

, (6.8)

где - степень рециркуляции дымовых газов, % (можно принимать 15 20%).

В связи с установленными раздельными ПДК на оксиды и диоксиды азота и с учётом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов

54

азота разделяются с учётом различия в молекулярной массе на составляющие

(6.9)

(6.10)

Массовый выброс оксидов серы (SO2) с дымовыми газами от котла в атмосферу (г/с) определяется по формуле

, г/с, (6.11)

где - расход топлива, г/с;

- содержание серы на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе вместе с улавливанием твёрдых частиц.

Ориентировочные значения при сжигании различных видов твёрдого топлива составляют:

Топливо

торф

0,15

сланцы

0,8 0,5

угли различных бассейнов

0,1 0,2

Доля оксидов серы ( ), улавливаемых в сухих золоуловителях или при отсутствии золоуловителя принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях её можно принимать 2 – 3% или в долях (0,02 0,03).

55

Оценка величины массовых выбросов оксида углерода с дымовыми газами от котла (г/с) может быть выполнена по формуле

, (г/с) (6.12)

где - расход топлива, г/с;

- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, % (табл. 6.2);

- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксидов углерода. Она принимается для твёрдого топлива равной1.

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

- потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %;

и принимаются с зависимости от вида топлива и способа его сжигания в котлах (по табл. 6.2)

56

Таблица 6.2

Значения коэффициентов химической и механической неполноты сгорания топлива ( , )

Вид топки котла

Топливо

, %

, %

С неподвижной решёткой

Бурые угли

2,0

8,0

Каменные угли

2,0

7,0

Антрациты

1,0

10,0

С цепной решёткой

Донецкий антрацит

0,5

10 13

Шахтно-цепные топки

Торф кусковой

1,0

2,0

Топки с пневмозабросом и решёткой прямого хода

Кузнецкие угли

0,5 1

5 3

Донецкие угли

6 5

Бурые угли

5 4

Топки с пневмозабросом и решёткой обратного хода

Каменные угли

0,5 1

5 3

Бурые угли

6 4

Топки с пневмозабросом и неподвижной решёткой

Антрацит

0,5 1

13 10

Бурые угли

9 7

Каменные угли

5 3

Шахтные топки с наклонной решёткой

Дрова

2

2

Дроблёные отходы

Торф кусковой

Топки скоростного горения

Дрова, щепа, опилки

1

4 2

Камерные топки с твёрдым шлакоудалением

Каменные угли

0,5

5 3

Бурые угли

0,5

3 2

Фрезерный торф

0,5

3 2

57

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Паропроизводительность котла D, т/ч

Тип топлива и месторождение

Тип топочной камеры

КПД , %

1

1

Бурые угли Подмосковного бассейна

слоевая топка с неподвижной решёткой

80

2

2,5

3

2,5

слоевая топка с решёткой обратного хода

85

4

4

5

4

Бурые угли Подмосковного бассейна

слоевая топка с решёткой прямого хода

83

6

6,5

7

2,5

камерная топка с твёрдым шлакоудалением

87

8

6,5

9

1

Печорский бассейн.

Каменный уголь

слоевая топка с неподвижной решёткой

80

10

2,5

11

6,5

слоевая топка с пневмозабросом и решёткой обратного хода

85

12

10,0

58

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Паропроизводительность котла D, т/ч

Тип топлива и месторождение

Тип топочной камеры

КПД , %

13

6,5

Печорский бассейн.

Каменный уголь

камерные топки с твёрдым шлакоудалением

87

14

10,0

15

6,5

Кузнецкий бассейн

Антрацит

топка слоевая с пневмозабросом и неподвижной

83

16

4,0

17

1,0

слоевая топка с неподвижной решёткой

81

18

2,5

19

6,5

Донецкий бассейн

Каменный уголь

слоевая топка с пневмозабросом и решёткой прямого

84

20

10,0

21

10,0

Антрацит

слоевая топка с цепной решёткой

84

22

20,0

59

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Паропроизводительность котла D, т/ч

Тип топлива и месторождение

Тип топочной камеры

КПД , %

23

4,0

Торф кусковой

камерные топки с твёрдым шлакоудалением

85

24

6,5

25

6,5

Торф фрезерный

каперные топки с твёрдым шлакоудалением

87

26

10,0

27

2,5

Дрова

слоевая шахтная топка с наклонной решёткой

84

28

4,0

29

4,0

слоевая топка скоростного горения

85

30

6,5

60

Пример 7

Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании жидкого топлива в котле при выбросе их в атмосферу

Расход топлива в котле определяется его паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара и подаваемой в котёл питательной воды iп, iпв (кДж/кг), низшей теплотой сгорания топлива (кДж/кг) и коэффициентом полезного действия котла , %.

Для определения расхода топлива используется формула

(кг/с) (7.1)

Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле

, (кДж/кг), (7.2)

где - содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влажности в топливе в процентах согласно химическому составу топлива, приведённому в таблице 7.1.

Для паровых котлов, работающих на предприятиях железнодорожного транспорта, энтальпию пара можно принимать iп = 2800 кДж/кг, а энтальпию питательной воды iпв = 300 кДж/кг.

61

Таблица 7.1

Химический состав жидкого топлива,

приведённый на рабочую массу

Тип жидкого топлива

Содержание химических веществ, %

Мазут малосернистый

0,5

85,3

10,2

0,3

0,4

0,3

3

Мазут высокосернистый

2,9

83,4

10,0

0,2

0,2

0,3

3

Для дальнейших расчётов полученную величину по формуле (7.1) в кДж/кг следует перевести в размерность МДж/кг.

МДж/кг = 10-3 кДж/кг

Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчёте на NO2 (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле

, г/с(7.3)

где Вк (кг/с) – расчётный расход топлива, определённый по формуле (7.1);

(МДж/кг) – низшая теплота сгорания топлива;

(г/МДж) – удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута.

62

Для паровых котлов , (7.4)

где D – паропроизводительность котла, т/ч.

- безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения. Он определяется по формуле

(7.5)

При подаче холодного воздуха =1.

При подаче нагретого до 130 150° воздуха 1,2.

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота при сжигании мазута. Для котлов малой мощности =1,11.

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом

, (7.6)

где - степень рециркуляции дымовых газов, %.

При отсутствии рециркуляции дымовых газов = 0.

- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатую подачу воздуха в топочную камеру.

, (7.7)

где - доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела, в процентах от общего количества воздуха.

При одноступенчатом подводе воздуха = 0 и = 0.

63

В связи с установленными раздельными ПДК для NO2 и NO и с учётом трансформации оксида азота

в атмосфере суммарные выбросы оксидов азота разделяются с

учётом различия в молекулярной массе на составляющие

Суммарное количество оксидов серы (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле

, г/с, (7.7)

где - расход топлива, г/с;

- содержание серы на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле. При сжигании мазута = 0,02;

- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе. При использовании сухих золоуловителей или при их отсутствии = 0. При использовании мокрых золоуловителей 0,02 0,03.

Суммарное количество выбросов СО (г/с) с дымовыми газами определяется по формуле

, г/с (7.8)

64

где - расход топлива, г/с;

- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты в результате химической неполноты сгорания топлива. При

сжигании мазута он принимается равным =0,65; - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

- потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %. Для мазутов принимается = 0,1%.

Суммарное количество мазутной золы (г/с) с учётом того, что она представляет сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов, расчётным путём определяют в пересчёте на ванадий, так как по содержанию которого в золе установлен санитарно-гигиенический норматив (ПДК).

Количество мазутной золы в пересчёте на ванадий (г/с), поступающей в атмосферу с дымовыми газами при сжигании мазута, определяется по формуле

, (7.9)

где - количество ванадия в 1 т мазута (г/т)

При отсутствии данных химического анализа топлива его можно рассчитать по приближённой формуле

, (г/т) (7.10)

где - содержание золы в мазуте на рабочую массу в %.

- расход топлива в котле. При определении выбросов в (г/с) согласно формулы (7.9) принимается в (т/ч).

- доля ванадия, осевшего с твёрдыми частицами на

65

поверхности нагрева мазутных котлов.

Для котлов малой производительности = 0,05.

- степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках в долях.

При использовании для очистки от мазутной золы батарейных циклонов (в пересчёте на ванадий)

, (7.11)

где 0,076 и 2,32 – эмпирические коэффициенты

1,85 – эмпирический показатель степени.

- общая эффективность улавливания твёрдых частиц, образующихся при сжигании мазута в котлах, %.

Зависимость (7.11) действительна при выполнении условия 65% < < 85%.

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Тип топлива

Паропроизводительность котла D, т/ч

Коэффициент полезного действия котла , %

1

малосернистый мазут

2,5

80%

2

4

3

6,5

4

10,0

5

20,0

6

2,5

83%

7

4

8

6,5

9

10,0

10

20,0

66

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Тип топлива

Паропроизводительность котла D, т/ч

Коэффициент полезного действия котла , %

11

малосернистый мазут

2,5

85%

12

4

13

6,5

14

10,0

15

20,0

16

высокосернистый мазут

2,5

81%

17

4

18

6,5

19

10,0

20

20,0

21

2,5

78%

22

4,0

23

6,5

24

10,0

25

20,0

26

2,5

83%

27

4,0

28

6,5

29

10,0

30

20,0

67

Пример 8

Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании газообразного топлива в котельной, и выбрасываемых в атмосферу

Расход топлива в котле определяется его паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара iп (кДж/кг) и подаваемой в котёл питательной воды iпв (кДж/кг), а также коэффициентом полезного действия котла , %.

Для этого используется формула

(кг/с) или (нм3/с) (8.1)

Для паровых котлов малой паропроизводительности, работающих в основном для целей теплоснабжения, что характерно для предприятий железнодорожного транспорта, энтальпии пара и питательной воды при решении задачи можно принять iп = 2800 кДж/кг, iпв = 300 кДж/кг.

(кДж/кг или кДж/нм3) – низшая теплота сгорания топлива, приведённая на единицу массы или объёма газа.

Химический состав газообразного топлива и его низшая теплота сгорания приведены в таблицах 8.1 и 8.2. Пересчёт низшей теплоты сгорания топлива с единицы массы на единицу объёма при нормальных условиях проводится по формуле

, (8.2)

68

где - плотность газообразного топлива (кг/нм3).

Массовый выброс оксидов азота с дымовыми газами при сжигании газообразного топлива определяется по формуле

, (8.3)

где - расчётный расход топлива (кг/с) или (нм3/с);

- низшая теплота сгорания топлива, принимаемая соответственно для единицы массы или объёма газа (МДж/кг) или (МДж/нм3);

- удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж.

Для паровых котлов , (8.4)

где - производительность котла, т/ч.

- безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки. Для дутьевых горелок напорного типа, т.е. при наличии дутьевого вентилятора =1,0.

Для горелок инжекционного типа =1,6.

Для горелок двухступенчатого сжигания =0,7.

- безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения.

, (8.5)

где - температура горячего воздуха.

69

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота. Его можно принять =1,225.

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота. При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом

, (8.6)

где - степень рециркуляции дымовых газов, %. При отсутствии рециркуляции =0.

- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру.

, (8.7)

где - доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества воздуха).

Суммарное количество оксидов серы (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами определяется по формуле

, (8.8)

где - расход газообразного топлива на котёл, г/с;

- содержание серы в топливе на рабочую массу, %.

Так как в газообразном топливе сера представлена в виде сероводорода , то содержание серы определяется:

(8.9)

70

Суммарное количество оксидов углерода СО (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле

, (8.10)

где - расход газа на сжигание в котле, г/с; (нм3/с)

- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %. Для природного газа =0,2%, для искусственного =1%.

- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается для газообразного топлива = 0,5.

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; (МДж/нм3)

- потери теплоты от механической неполноты сгорания; для газообразного топлива .

71

Варианты условий для решения задач

Тип газообраз-

ного топлива

Паропроиз

води-

тельность

котла

D т/час

КПД

кот-

ла

Тип

горелки

темпе-

ратура

возду-

ха

перед

горел-

кой

1

Бугурусланский

6,5

85

Напорная

30

2

Ставрополь

ский

70

3

Ухтинский

Инжекцион-

ная

30

4

Дагестанский

70

5

Прикамский

Напорная

70

6

Генераторный подмосковный

2,5

83

Напорная

70

7

Генераторный из челябинского угля

Инжекцион-

ная

30

8

Из кускового торфа

30

9

Из древесной щепы

Напорная

70

10

Доменный древесно-угольный

двухступен

чат сжигание

70

11

Подземной газофикации

2,5

87

Напорная

30

12

Газ пиролиза

70

13

Бугурусланский

10,0

85

Напорная

30

14

Ставропольский

70

15

Ухтинский

Инжекцион

ная

30

16

Дагестанский

70

17

Прикамский

Напорная

70

72

Варианты условий для решения задач

Тип газообразного топлива

Паропроиз

води

тельность

котла

D т/час

КПД

кот

ла

Тип

горелки

темпера

тура

воздуха

перед

горелкой

18

Генераторный подмосковный

4

86

Напорная

70

19

Генераторный из челябинского угля

Инжекцион

ная

30

20

Из кускового торфа

30

21

Из древесной щепы

Напорная

70

22

Доменный древесно-угольный

двухступен

чат сжигание

70

23

Подземной газофикации

Напорная

30

24

Газ пиролиза

70

25

Бугуруслан-

ский

20

87

Напорная

30

26

Ставрополь-

ский

70

27

Ухтинский

Инжекцион

ная

30

28

Дагестанский

70

29

Прикамский

Напорная

70

30

Генераторный подмосковный

Напорная

70

73

Пример 9

Определение величины выбросов загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта при въезде и выезде с территории предприятия

При работающем автомобиле с карбюраторным двигателем в атмосферу выбрасываются такие загрязняющие вещества, подлежащие расчёту, как: СО, СН, NO2 и SO2.

Для автомобилей с дизельным двигателем рассчитываются выбросы: СО, СН, NO2, SO2 и сажи (С).

Выброс каждого из перечисленных загрязняющих веществ от автомобиля при выезде и въезде на территорию предприятия определяется суммой выбросов, происходящих за время прогрева двигателя после длительной стоянки, выбросов при движении автомобиля по территории предприятия и выбросов при работе разогретого двигателя на холостом ходу.

Для определения массовой величины выброса загрязняющего вещества от выезжающего с территории предприятия и въезжающего на его территорию автомобиля k-й группы используются формулы:

, (9.1)

, (9.2)

где - выброс i-го загрязняющего вещества от автомобиля k-й группы при его прогреве и выезде за территорию предприятия, г;

- выброс i-го загрязняющего вещества от автомобиля

74

k-й группы при его заезде на территорию предприятия и работе двигателя на холостом ходу, г;

(г/мин) – удельный выброс i-го загрязняющего вещества при прогреве автомобиля k-й группы (табл. 9.2);

(мин) – время прогрева автомобиля (табл. 9.1);

(г/км) – удельный выброс i-го загрязняющего вещества при движении автомобиля k-й группы; (табл.9.2)

(км) – расстояние проезда автомобиля по территории предприятия при выезде и заезде соответственно;

(г/мин) – удельный выброс i-го загрязняющего вещества при работе двигателя на холостом ходу (табл. 9.2);

(мин) – время работы двигателя на холостом ходу при его выезде и въезде на территорию предприятия соответственно.

Суммарная величина массового выброса i-го загрязняющего вещества от всех автомобилей различных групп, выезжающих и въезжающих на территорию предприятия за расчётное время (час), определяется по формулам:

, (г/час), (9.3)

, (г/час), (9.4)

где - количество автомобилей k-й группы, выезжающих и въезжающих на территорию предприятия за час.

75

При расчёте величины массового выброса i-го

загрязняющего вещества от всех выезжающих и въезжающих автомобилей на территорию предприятия за сутки , в формулах (9.3) и (9.4) под значениями следует принимать количества автомобилей k-й группы, выезжающих и въезжающих за сутки.

Валовый выброс i-го загрязняющего вещества на территории предприятия автомобилями всех групп (Р) за год рассчитывается по формуле

Мi год = ( + )· ·10-6 , (т/год) (9.5)

где - количество рабочих дней в году (250 – 170).

Для автотранспортных предприятий валовый выброс i-го загрязняющего вещества за год на территории предприятия с учётом того, что количество выезжающих и въезжающих автомобилей по каждой группе одинаково ( ), можно определять по формуле

, т/год, (9.6)

где - средний за расчётный период (год) коэффициент выпуска автомобилей на линию (0,7 0,85);

принимаются по формулам 9.1 и 9.2;

- количество автомобилей k-й группы на автотранспортном предприятии.

76

Формула (9.6) позволяет определить массовый выброс загрязняющего i-го вещества за год при условии однократного выезда и въезда автотранспорта на территорию предприятия в течение суток.

При многократном выезде и въезде в формуле (9.6) необходимо учитывать частоту въезда и выезда в течение суток.

Таблица 9.1

Зависимость времени прогрева двигателя автомобиля от температуры воздуха

Температура наружного воздуха, °С

Время прогрева двигателя, мин

Выше +5

4

5 (-5)

6

(-5) (-10)

12

(-10) (-15)

20

(-15) (-20)

28

(-20) (-25)

36

77

Таблица 9.2

Удельные выбросы загрязняющих веществ от двигателей автомобилей различных групп

Выбрасываемое загрязняющее вещество

Тип и группа автомобиля « »

Удельные выбросы

, г/мин

, г/мин

, г/км

Оксид углерода СО

1. Легковой

5

4,5

22,7

2. Грузовик лёгкий

15

10,2

29,7

3. Грузовик средний

18

13,5

47,4

4. Грузовик тяжёлый (дизельный)

3,0

2,9

6,1

Оксиды азота NOx

1. Легковой

0,1

0,05

0,6

2. Грузовик лёгкий

0,2

0,2

0,8

3. Грузовик средний

0,2

0,2

1,0

4. Грузовик тяжёлый (дизельный)

1,0

1,0

4,0

Диоксид серы SO2

1. Легковой

0,01

0,01

0,01

2. Грузовик лёгкий

0,02

0,02

0,02

3. Грузовик средний

0,03

0,03

0,03

4. Грузовик тяжёлый (дизельный)

0,1

0,1

0,54

Углеводороды СН

1. Легковой

0,65

0,4

2,8

2. Грузовик лёгкий

1,5

1,7

5,5

3. Грузовик средний

2,6

2,2

8,7

4. Грузовик тяжёлый (дизельный)

0,4

0,45

1,0

Сажа С

4. Грузовик тяжёлый (дизельный)

0,04

0,04

0,3

78

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Тип автомобиля

Количество автомобилей

Пробег по территории , км

Температура воздуха, °С

1

легковые,

легкие

грузовые

20

10

0,2

+10

2

-7

3

-18

4

легкие

средние

грузовые

5

10

0,25

+10

5

-7

6

-18

7

грузовые легкие

груз. тяж.

8

15

0,3

+10

8

-7

9

-20

10

легковые

груз. средние

40

5

0,25

-7

11

+15

12

-15

13

груз. легкие

груз. средние

15

20

0,3

+12

14

0

15

-16

16

легковые

груз. тяж.

5

15

0,35

+20

17

0

18

-18

19

легковые

груз. легк.

40

5

0,3

+15

20

-4

21

-20

22

груз. легк.

груз. тяж.

5

10

0,25

+12

23

-8

24

-18

25

легковые

груз. легкие

30

5

0,25

+17

26

-6

27

-20

28

легковые

груз. средн.

25

5

0,3

+13

29

-4

30

-24

79

Пример 10

Определение массового количества загрязняющих атмосферу веществ, выбрасываемых с вентиляционным воздухом из окрасочного помещения и сушильной камеры цеха по ремонту подвижного состава

При проведении окрасочных работ часть краски, не попадая на поверхность окрашиваемой детали, теряется в окружающую среду. Величина этой потери зависит от способа окраски изделий. Так, например, при пневматическом распылении краски в атмосферу поступает до 30% аэрозоля ( = 0,3). При ручной окраске кистью величина потерь составляет =0,025, при использовании пневмоэлектрического способа окраски потери составляют =0,035 и при использовании ручного электростатического окрашивания =0,003.

Таким образом, эта доля краски и растворителя в виде аэрозоля сразу же поступает в атмосферу и оседает в помещении окраски или же на стенках вытяжного вентиляционного канала, откуда и происходит её испарение в атмосферу. Краска вместе с растворителем, нанесённая на поверхность изделия, также испаряется в атмосферу. В конечном итоге, на поверхностях окрашенных деталей, а также на тех поверхностях, на которых оседает потерянная краска, остаётся сухой остаток , величина которого зависит от типа краски. Так, например, для эмали МЛ12 доля сухого остатка составляет = 34%.

80

Поэтому из общей массы краски, используемой на производство, большая её часть выбрасывается в виде аэрозолей в атмосферу, а растворитель поступает в атмосферу практически полностью.

Учитывая, что процесс окрашивания изделий протекает в две стадии (непосредственно окрашивание и сушка), то и поступление загрязняющих веществ в атмосферу рекомендуется определять для каждой стадии отдельно. Это требование необходимо выполнять, в первую очередь, для таких условий, когда окраска изделий происходит в помещении или на улице, а сушка – в специальной сушильной камере. Удаление загрязняющих веществ в атмосферу при этом осуществляется различными вентиляционными системами.

Для определения валового выделения в атмосферу i-го летучего компонента, содержащегося в краске или j-го компонента в растворителе, на этапе окраски изделия используется следующая формула:

(10.1)

Валовое выделение в атмосферу i-го летучего компонента, содержащегося в краске и j-го компонента в растворителе, на этапе сушки изделия определяется по формуле:

,(10.2)

где , - доли i-го компонента в летучей части краски и растворителя, %;

81

, - количество краски и растворителя, израсходованного за рассматриваемый период (г/с; г/ч; т/месяц; т/год);

- доля сухого остатка в краске, %;

, - доли краски и растворителя, выделенные в атмосферу в процессах окраски и сушки изделий (табл. 10.1);

, - доли i-го компонента в летучей краске и j-го компонента в растворителе в процентах (табл. 10.2).

Если в краске и в растворителе содержатся летучие компоненты (i-й и j-й), не содержащиеся одновременно в краске и растворителе, то в формулах (10.1) и (10.2) один из членов правой части равен нулю.

Таблица 10.1

Долевые части летучих компонент краски и растворителя, выделяющихся в атмосферу в процессах окраски и сушки изделий

Способ окраски изделий

, %

, %

Пневматическое распыление

25

75

Безвоздушное нанесение краски

23

77

Пневмоэлектростатическое окрашивание

20

80

Электростатическое окрашивание

50

50

82

Таблица 10.2

Процентное содержание летучих составляющих краски и растворителя, используемых при окраске

Тип краски

Летучая часть краски i

, %

Тип растворителя

Летучая часть растворителя j

, %

МЛ 12

бутиловый спирт

10

№649

ксилол

50

этилцеллозольва

30

уайт-спирит

90

изобутиловый спирт

20

Максимально-разовое выделение в (г/с) загрязняющего вещества в атмосферу определяется для наиболее напряжённого времени работы участка окраски или сушильной камеры, когда расходуется наибольшее количество окрасочного материала. Для этого используется формула:

, г/с. (10.3)

где - валовое выделение i-го или j-го компонента краски или растворителя за месяц наиболее напряжённой работы (т/месяц);

- число рабочих дней за месяц;

- число часов работы за день окрасочной или сушильной камер (участков)

83

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Лакокрасочный материал

Расход за год и месяц напряжённой работы (т/год / т/мес)

Способ окраски

1

2

3

4

1

Эмаль МЛ12

Растворитель 649

8/0,9

3/0,4

Пневматическое распыление

2

10/1,2

4/0,6

3

12/1,5

4,8/0,6

4

14/1,8

6,0/0,8

5

16/2,0

6,5/0,9

6

18/2,5

7/0,9

7

20/3,0

8/1,0

8

Эмаль МЛ12

Растворитель 649

8/0,9

3/0,4

Пневмоэлектростатическое окрашивание

9

10/1,2

4/0,6

10

12/1,5

4,8/0,6

11

14/1,8

6,0/0,8

12

16/2,0

6,5/0,9

13

18/2,5

7/0,9

14

20/3,0

8/1,0

84

Варианты условий для решения задачи

15

Эмаль МЛ12

Растворитель 649

8/0,9

3/0,4

Пневматическое распыление

16

10/1,2

4/0,6

17

12/1,5

4,8/0,6

18

14/1,8

6,0/0,8

19

16/2,0

6,5/0,9

20

18/2,5

7/0,9

21

20/3,0

8/1,0

22

Эмаль МЛ12

Растворитель 649

8/0,9

3/0,4

Безвоздушное нанесение краски

23

10/1,2

4/0,6

24

12/1,5

4,8/0,6

25

14/1,8

6,0/0,8

26

16/2,0

6,5/0,9

27

18/2,5

7/0,9

28

20/3,0

8/1,0

29

Эмаль МЛ12

Растворитель 649

8/0,9

3/0,4

Пневмоэлектростатическое окрашивание

30

10/1,2

4/0,6

85

Пример № 11

Определение массового выброса загрязняющих веществ в атмосферу при удалении вентиляционного воздуха из цеха сварочного производства

При проведении сварочных работ в атмосферу выбрасываются следующие загрязняющие вещества:

- оксид железа;

- диоксид марганца;

- пыль неорганическая с содержанием SiO2;

- фториды;

- фтористый водород;

- диоксид азота;

- оксид углерода.

Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу в процессе сварки, наплавки и металлизации за час определяется по формуле:

Мi = mi· В ( г/час) (11.1)

где :

В – часовой расход электродов, кг/час, при электросварке или газа при газовой сварке;

mi - массовый выброс i- го загрязняющего вещества при расходе 1 кг электродов или 1 кг газа, г/ кг, (табл. 11.1, 11.2)

массовый выброс загрязняющего вещества за год работы определяется

Мi год = Мi · n1· n2· 10-6 ( т/год) ( 11.2)

где:

n1 - число рабочих часов за день,

n2 – число рабочих дней в году

86

Таблица 11.1

Удельное выделение загрязняющего вещества при использовании 1 кг электродов (mi г/кг)

тип электрода

Загрязняющие вещества (г/кг)

диок-

сид

марганца

ок

сид

желе

за

пыль

неорганическая

(с SiO2 20-70%)

фтори

ды

(в пе

ресче

те на F)

фто

рис

тый

во

дор

од

диок-

сид

азота

оксид

углерода

УОНИ

13/45

0,92

10,69

1,4

0.75

0,75

1,5

13,3

13/55

1,09

14,9

1,0

-

0,93

2,7

13,3

13/65

1,41

4,49

0,8

0,8

1,17

-

-

13/80

0,78

8,32

1,05

1,05

1,14

-

-

13/85

0,6

9,8

1,3

1,3

1,10

-

-

АНО-1

0,43

9,17

-

-

2,13

-

-

АНО-4

1,66

15,73

0,41

-

-

-

-

АНО-7

1,77

8,53

1,1

1,0

0,4

0,35

4,5

ОЗС-3

0,42

14,88

-

-

-

-

-

ОЗС-6

0,86

12,94

-

-

1,53

-

-

87

Таблица 11.2

Удельные выделения загрязняющих веществ при газосварочных работах (mi г/кг)

технологическая

операция

выделяемое

вещество

единица

измерения

кол-во

газовая сварка стали

ацетилено-кислородным пламенем

диоксид азота

г/кг

ацетилена

22.0

газовая сварка стали с использов. пропан-бутановой смеси

диоксид азота

г/кг

смеси

15.0

88

Варианты условий для решения задачи

тип

электрода

расход

электродов

за час

В кг/ч

тип

газовой сварки

расход

газа

за 1 час

В кг/ч

число

рабочих

часов за

день

n1

число рабочих

дней в году

1

УОНИ 13/45

6

ацетилено-кислород

3,0

4

220

2

УОНИ 13/55

6

3,0

5

220

3

УОНИ 13/65

6

2,5

6

220

4

УОНИ 13/80

7

2,5

3

220

5

УОНИ 13/85

7

2,0

4

220

6

АНО-1

7

2,0

5

230

7

АНО-4

6,5

4,0

6

230

8

АНО-7

6,5

4,0

4

230

9

ОЗС-3

6,5

3,5

3

230

10

ОЗС-6

6,5

3,5

5

230

11

УОНИ 13/45

8

пропан-

бутановая

3,0

4

210

12

УОНИ 13/55

8

2,5

5

210

13

УОНИ 13/80

8

2,0

6

210

14

УОНИ 13/85

8

4,0

3

210

15

УОНИ 13/65

8

3,5

4

210

16

АНО-7

7,5

3,0

5

240

17

АНО-4

7,5

2,5

6

240

18

АНО-1

7,5

2,0

4

240

19

ОЗС-3

7,5

4,0

3

240

20

ОЗС-1

7,5

3,5

5

240

89

Варианты условий для решения задачи

тип

электрода

расход

электродов

за час

В кг/ч

тип

газовой сварки

расход

газа

за 1 час

В кг/ч

число

рабочих

часов за

день

n1

число рабочих

дней в году

21

УОНИ 13/45

5

ацетилено-кислород

5

4

200

22

УОНИ 13/55

5

5,5

5

200

23

УОНИ 13/80

5

6,0

6

200

24

УОНИ 13/85

6

6,5

5

200

25

УОНИ 13/65

6

7,0

6

200

26

ОЗС-6

6

пропан-

бутановая

5

4

180

27

ОЗС-1

7

5,5

5

180

28

АНО-1

7

6,0

6

190

29

АНО-4

7

6,5

5

190

30

АНО-7

7

7,0

6

190

90

Пример 12

Определение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от моечной машины и локальных очистных сооружений (нефтеловушки и моечной ванны)

Моечные машины устанавливаются на участках текущего и периодического ремонта локомотивного парка, на участке ремонта роликовых подшипников и в колёсно-тележечном цехе в локомотивных депо.

Мойка деталей и узлов осуществляется в моечной машине с использованием моющих средств «РИК» или «Лабомид».

При мойке деталей в воздух помещения происходит выделение карбоната натрия.

В комплекте с моечной машиной для предварительной очистки деталей и узлов от нефтепродуктов используется моечная ванна. Мойка деталей и узлов в моечной ванне осуществляется в керосине, поэтому в воздух помещения происходит выделение паров керосина.

Чистка загрязнённой в моечной ванне и моечной машине воды осуществляется в очистных сооружениях. В большинстве случаев для этого используются нефтеловушки.

В парах нефтепродуктов, испаряющихся с поверхности зеркала нефтеловушки в воздух помещения поступают такие загрязняющие вещества, как:

  • предельные углеводороды С12 С19;

  • непредельные углеводороды;

  • бензол;

91

  • толуол;

  • ксилол;

  • фенол;

  • сероводород.

Для расчёта выброса карбоната натрия в атмосферу при работе моечной машины в (г/с) используется формула:

, (г/с) (12.1)

Валовый выброс загрязняющего вещества за год определяется:

, (т/год) (12.2)

где - удельное выделение загрязняющего вещества карбоната натрия в атмосферу из раствора в моечной машине. По эксплуатационным данным принимается = 0,0016 г/м3·с;

- объём моечной машины, м3;

- коэффициент укрытия поверхности моечной машины. принимается 0,1;

- число часов работы моечной машины за сутки, час/день;

- количество рабочих дней в году, день.

Расчёт выброса паров керосина в атмосферу от моечной ванны проводится по формуле:

, (г/с), (12.3)

где - удельное выделение загрязняющего вещества в атмосферу, принимается 0,433 г/м2·с;

- площадь зеркала моечной ванны, м2.

Валовый выброс паров керосина в атмосферу от моечной ванны за год определяется:

92

, т/год, (12.4)

где - время работы моечной ванны за день (час/день);

- число рабочих дней в году, день.

Расчёт выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с поверхности нефтеловушки проводится по формуле

, (г/с) (12.5)

Валовый выброс загрязняющих веществ от нефтеловушки в атмосферу за год определяется

, т/год, (12.6)

где - удельный выброс загрязняющих веществ с поверхности нефтеловушки (кг/м2). Принимается = 0,02 кг/м2·ч;

- поверхность зеркала нефтеловушки, м2;

- коэффициент, учитывающий степень укрытия поверхности нефтеловушки. При закрытой крышке можно принимать =0,1; - число часов работы за день (ч/день); - число рабочих дней в году (день);

- массовая концентрация в процентах i-го компонента в парах нефтепродуктов, испаряющихся с поверхности нефтеловушки. В расчётах принимается :

предельные углеводороды

С = 86,26 %

непредельные углеводороды

С = 2,12 %

бензол

С = 2,19 %

толуол

С = 5,69 %

ксилол

С = 2,68 %

фенол

С = 0,59 %

сероводород

С = 0,47 %

93

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Объём моечной машины , м3

Поверхность моечной ванны , м2

Поверхность нефтеловушки , м2

Число часов работы за день , час/день

Число рабочих дней в году

1

1,0

0,2

0,8

2

249

2

5,0

1,0

4,0

8

249

3

25,0

5,0

7,0

3

249

4

2,0

0,4

1,0

3

220

5

3,0

0,6

1,0

3

220

6

4,0

0,8

1,5

4

220

7

7,0

1,0

1,5

4

230

8

10,0

1,5

4,0

5

230

9

12,0

1,6

4,5

4

230

10

15,0

2,0

5,0

5

190

11

11,0

1,5

5,0

5

190

12

16,0

2,0

6,0

5

200

13

14,0

1,2

6,0

4

200

14

17,0

2,2

8,0

4

220

15

18,0

2,1

8,0

3

240

16

19,0

2,5

7,0

3

240

17

20,0

2,5

7,0

4

245

18

22,0

4,0

10,0

4

230

19

23,0

3,5

10,0

5

240

20

24,0

3,5

9,0

4

220

21

6,0

1,0

4,0

6

200

22

8,0

1,3

5,0

3

170

23

9,0

1,5

5,0

7

170

24

13,0

2,0

5,0

5

150

25

21,0

5,0

11,0

7

150

26

20,0

4,5

10,0

8

160

27

5,0

0,5

3,0

8

160

28

8,0

0,7

4,0

6

180

29

10,0

1,2

6,0

4

190

30

3,0

0,5

1,5

4

200

94

Пример № 13

Определение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от станочного оборудования механического цеха при зачистке и шлифовке деталей

В механических цехах при обработке деталей с повышенным классом чистоты поверхности проводятся операции по зачистке и шлифовке. В процессе этой работы с использованием шлифовальных кругов в воздушную среду помещения выбрасывается металлическая и меховая пыль, объёмы которых зависят от характера проведения работы.

Расчёт выбросов пыли в (г/с) определяется по формуле:

, г/с (13.1)

Валовый выброс пыли за год работы установок определяется по формуле:

т/год,

(13.2)

где - удельное выделение i-го вещества технологическим оборудованием при проведении той или иной операции (табл. 13.1), г/с;

- количество работающих единиц оборудования;

- поправочный коэффициент на оседание пыли (табл. 13.1);

- степень очистки воздуха очистным устройством от i-го загрязняющего вещества (в долях единицы);

- время работы в день единицы оборудования (ч/день);

- количество рабочих дней в году.

95

Таблица 13.1

Удельное выделение пыли и поправочный коэффициент на оседание в процессе зачистки и шлифовки деталей.

Тип установки

Удельное выделение пыли (г/с)

Коэффициент, учитывающий оседание пыли

металлическая

меховая

металлическая

меховая

1. Установка зачистки роликов

0,00038

0,01862

0,2

0,4

2. Установка зачистки торцов роликов

0,00054

0,02646

0,2

0,4

3. Установка для шлифовки

0,00054

0,02646

0,2

0,4

96

Варианты условий для решения задачи

№ варианта

Тип установки

Количество станков

Время работы за день , ч

Количество рабочих дней в году

1

1 и 3

3

2

240

2

1 и 3

2

2

230

3

1 и 3

4

2

220

4

1 и 3

5

2

180

5

1 и 3

6

3

190

6

1 и 3

1

4

240

7

1 и 3

5

3

170

8

1 и 3

3

3

190

9

1 и 3

4

3

200

10

1 и 3

2

3

230

11

2 и 3

3

2

240

12

2 и 3

2

2

230

13

2 и 3

4

2

220

14

2 и 3

5

2

180

15

2 и 3

6

3

190

16

2 и 3

1

4

240

17

2 и 3

5

3

170

18

2 и 3

3

3

190

19

2 и 3

4

3

200

20

2 и 3

2

3

230

21

1,2 и 3

3

2

240

22

1,2 и 3

2

2

230

23

1,2 и 3

4

2

220

24

1,2 и 3

5

2

180

24

1,2 и 3

6

3

190

26

1,2 и 3

1

4

240

27

1,2 и 3

5

3

170

28

1,2 и 3

3

3

190

29

1,2 и 3

4

3

200

30

1,2 и 3

2

3

230

97