Котельная – ЭКО-центр

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа №1

на тему: «Котельная - ЭКО-центр»

по дисциплине «Экологическое проектирование»

Уфа 2022



Цель практической работы: ознакомиться с программой «Котельная» от ЭКО центр, в которой заложена методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час, утвержденная Госкомэкологии России.

Представлены следующие расчетные методы:

1. Газообразное топливо, паровой котел;

2. Газообразное топливо, водогрейный котел;

3. Жидкое топливо, паровой котел;

4. Жидкое топливо, водогрейный котел;

5. Твердое топливо.

Общие коэффициенты, которые задаются при всех возможных вариантах расчета:

· t - время работы котла, ч/год;

· S_r - среднегодовое содержание серы в топливе, %;

· S_r' - максимальное содержание серы в топливе, %;

· q₃ - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания, %;

· q₄ - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания, %;

· б”T - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания при выходе из топки;

· VT - объем топочной камеры, м³;

· r - степень рециркуляции дымовых газов, %;

· V_cr - объем сухих дымовых газов, м³/нм³;

Водогрейный котел (для газообразного и жидкого топлива):

· Q_н - номинальная тепловая мощность котла, МВт;

· Q_ф - фактическая тепловая мощность котла, МВт.

Цех №1 (ИЗА №1)

Расчет выделений загрязняющих веществ выполнен в соответствии с «Методикой определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 ГКалл в час (с учетом методического письма НИИ Атмосфера № 335/33-07 от 17 мая 2000 г.)», Москва, 1999.

Количественная и качественная характеристика загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферу от котлоагрегата, приведена в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1

Характеристика выделений загрязняющих веществ в атмосферу

Загрязняющее вещество	Максимально разовый выброс, г/с	Годовой выброс, т/год
код	наименование
301	Азота диоксид (Азот (IV) оксид)	0,1193024	2,49762
304	Азот (II) оксид (Азота оксид)	0,0193866	0,405863
328	Углерод (Сажа)	0,4750612	8,784633
330	Сера диоксид (Ангидрид сернистый)	1,044	19,4842
337	Углерод оксид	0,6417	16,273318
703	Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен)	0,0000004	0,00001
2908	Пыль неорганическая, содержащая 70-20% двуокиси кремния	0,834	15,2205

Исходные данные для расчета выделений загрязняющих веществ приведены в таблице 1.1.2.

Таблица 1.1.2

Исходные данные для расчета

Данные	Параметры	Коэффициенты	Одновременность
Котел №1 (UT-L 18). Природный газ, газопровод Саратов-Москва. Расход: B' = 30 л/с, B = 365 тыс. нмі/год. Камерная топка. Водогрейный котел.	Горелка двухступенчатого сгорания: вк = 0,7. Котел работает в общем случае. Температура горячего воздуха (воздуха для дутья): tгв = 30°С. Доля воздуха подаваемого в промежуточную зону факела: д = 0. Рециркуляции нет. Объем сухих дымовых газов рассчитывается по составу топлива. Теплонапряжение топочного объема рассчитывается.	Qr= 37,01 МДж/нмі; p= 0,807 кг/нмі; Qн= 2,5 МВт; вa= 1,225; вr= 0; вд= 0; Vt= 1,1552 мі; t= 3380 ч.; Sr'= 0,3 %; Sr= 0 %; q3= 0,2 %; q4= 0 %; б"т= 1,1;	+
Котел №2 (UT- L 24). Природный газ, газопровод Уренгой-Надым-Пунга-Ухта. Расход: B' = 30 л/с, B = 365 тыс. нмі/год. Камерная топка. Водогрейный котел.	Горелка дутьевая напорного типа: вк = 1. Котел работает в общем случае. Температура горячего воздуха (воздуха для дутья): tгв = 30°С. Доля воздуха подаваемого в промежуточную зону факела: д = 0. Рециркуляция в дутьевой воздух или канал вокруг горелок. Объем сухих дымовых газов рассчитывается по приближенной формуле. Теплонапряжение топочного объема рассчитывается.	Qr= 35,5 МДж/нмі; p= 0,724 кг/нмі; Qн= 3,05 МВт; вa= 1,225; вr= 0; вд= 0; Vt= 1,326 мі; t= 3380 ч.; Sr'= 0,3 %; Sr= 0 %; q3= 0,2 %; q4= 0 %; K= 0,345 ; б"т= 0,94; r= 0 %;	+
Котел №3 (UT - L 28). Природный газ, газопровод Уренгой-Сургут-Челябинск. Расход: B' = 30 л/с, B = 365 тыс. нмі/год. Камерная топка. Водогрейный котел.	Горелка дутьевая напорного типа: вк = 1. Котел работает в общем случае. Температура горячего воздуха (воздуха для дутья): tгв = 30°С. Доля воздуха подаваемого в промежуточную зону факела: д = 0. Рециркуляции нет. Объем сухих дымовых газов задается. Теплонапряжение топочного объема рассчитывается.	Qr= 35,8 МДж/нмі; p= 0,729 кг/нмі; Qн= 1,074 МВт; вa= 1,225; вr= 0; вд= 0; Vt= 1,5876 мі; t= 3380 ч.; Sr'= 0 %; Sr= 0 %; q3= 0,2 %; q4= 0 %; Vсг= 12,306 мі/мі; б"т= 1,1;	+

Принятые условные обозначения, расчетные формулы, а также расчетные параметры и их обоснование приведены ниже.

Газообразное топливо, водогрейный котел.

Оксиды азота.

Суммарное количество оксидов азота NO_x в пересчете на NO₂ (в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле (1.1.1):

M_NOx = B_p · Q^r_i · K^r_NO2 · Я_к · Я_t · Я_б · (1 - Я_r) · (1 - Я_д) · k_П (1.1.1)

где B_p - расчетный расход топлива, л/с (тыс. нмі/год);

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/нмі;

K^r_NO2 - удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж;

Я_k - безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки;

Я_t - безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения;

Я_б - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота;

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

Я_д - безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру;

k_П - коэффициент пересчета, k_П = 10^-3.

Для водогрейных котлов K^г_NO2 считается по формуле (1.1.2):

K^r_NO2 = 0,0113 · vQ_Т + 0,03 (1.1.2)

где Q_Т - фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВт.

Q_T определяется по формуле (1.1.3):

Q_Т = B'_р · Q^r_i · k_П (1.1.3)

где B_р - расчетный расход топлива, л/с;

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/нмі.

k_П - коэффициент пересчета, k_П = 10^-3.

Коэффициент Я_t определяется по формуле (1.1.4):

Я_t = 1 + 0,002 · (t_гв - 30) (1.1.4)

где t_гв - температура горячего воздуха, °С.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом Я_r определяется формулой (1.1.5):

Я_r = 0,16 · vr (1.1.5)

где r - степень рециркуляции дымовых газов, %.

Коэффициент Я_д определяется формулой (1.1.6):

Я_д = 0,022 · д (1.1.6)

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

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие по формулам (1.1.7 - 1.1.8):

M_NO2 = 0,8 · M_NOx (1.1.7)

M_NO = 0,13 · M_NOx (1.1.8)

Оксиды серы.

Суммарное количество оксидов серы M_SO2, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами ( г/с, т/год), вычисляется по формуле (1.1.9):

M_SO2 = 0,02 · B · с · S^r · (1 - з'_SO2) (1.1.9)

где B - расход натурального топлива за рассматриваемый период, л/с (тыс. нмі/год);

с - плотность газообразного топлива, кг/нмі;

S^r - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

з'_SO2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле.

Оксид углерода.

При отсутствии данных инструментальных замеров оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год), может быть выполнена по соотношению (1.1.10):

M_CO = 10^-3 · B · C_CO · (1 - q₄ / 100) (1.1.10)

где B - расход топлива, л/с (тыс. нмі/год);

C_CO - выход оксида углерода при сжигании топлива, г/нмі;

q₄ - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Параметр C_CO определяется по формуле (1.1.11):

C_CO = q₃ · R · Q^r_i (1.1.11)

где q₃ - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/нмі;

R - коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода.

Бенз(а)пирен.

Суммарное количество M_j загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), определяется по формуле (1.1.12):

М_j = c_j · V_сг · B_р · k_П (1.1.12)

c_j - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха б₀ = 1,4 и нормальных условиях мг/нмі;

V_сг - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 нмі топлива, при б₀ = 1,4, нмі/нмі топлива;

B_р - расчетный расход топлива; при определении выбросов в г/с, B_р берется в тыс. нмі/ч; при определении выбросов в т/г, B_р берется в тыс. нмі/год;

k_П - коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/с, k_П = 0,278 · 10^-3, при определении выбросов в т/г, k_П = 10^-6.

Расчетный расход топлива В_р, тыс. нмі/ч или тыс. нмі/год, определяется по формуле (1.1.13):

B_p = (1 - q₄ / 100) · B (1.1.13)

где B - полный расход топлива на котел тыс. нмі/ч или тыс. нмі/год

q₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %.

Концентрация бенз(а)пирена, мг/нмі, в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны водогрейных котлов малой мощности определяется следующим образом:

для б''_T = 1,08 ч 1,25 по формуле (1.1.14):

с^Г_бп = 10^-6 · (0,11 · q_v - 7,0) · K_Д · K_Р · K_СТ / e^{3,5 · (б''т - 1)} (1.1.14)

для б''_T > 1,25 по формуле (1.1.15):

с^Г_бп = 10^-6 · (0,13 · q_v - 5,0) · K_Д · K_Р · K_СТ / (1,3 · e^{3,5 · (б''т - 1)}) (1.1.15)

где б''_Т - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

q_V - теплонапряжение топочного объема, кВт/мі;

K_Д - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;

K_Р - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;

K_СТ - коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорании;

Для расчета максимальных и валовых выбросов концентрация бенз(а)пирена приводятся к избыткам воздуха б₀ = 1,4 по формуле (1.1.16):

c_j = c^Г_бп · б''_T / б₀ (1.1.16)

где б''_T - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки.

Жидкое топливо, паровой котел.

Оксиды азота.

Суммарное количество оксидов азота NO_x в пересчете на NO₂ (в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле (1.1.17):

M_NOx = B_p · Q^r_i · K^M_NO2 · Я_t · Я_б · (1 - Я_r) · (1 - Я_д) · k_П (1.1.17)

где B_p - расчетный расход топлива, г/с (т/год);

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

K^M_NO2 - удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута, г/МДж;

Я_t - безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения;

Я_б - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота при сжигании мазута;

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

Я_д - безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру;

k_П - коэффициент пересчета, k_П = 10^-3.

B_p определяется по формуле (1.1.18):

B_p = B · (1 - q₄ / 100) (1.1.18)

где B - фактический расход топлива на котел, г/с (т/год);

q₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания, %.

Для паровых котлов K^M_NO2 считается по формуле (1.1.19):

K^M_NO2 = 0,01 · vD + 0,1 (1.1.19)

где D - фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом Я_r определяется по формуле (1.1.20):

Я_r = 0,17 · vr (1.1.20)

где r - степень рециркуляции дымовых газов, %.

Коэффициент Я_д определяется по формуле (1.1.21):

Я_д = 0,018 · д (1.1.21)

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

Оксиды серы.

Суммарное количество оксидов серы M_SO2, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами ( г/с, т/год), вычисляются по формуле (1.1.22):

M_SO2 = 0,02 · B · S^r · (1 - з'_SO2) (1.1.22)

где B - расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год);

S^r - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

з'_SO2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле.

Оксиды углерода.

При отсутствии данных инструментальных замеров оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год), может быть выполнена по соотношению (1.1.23):

M_CO = 10^-3 · B · C_CO · (1 - q₄ / 100) (1.1.23)

где B - расход топлива, г/с (т/год);

C_CO - выход оксида углерода при сжигании топлива, г/кг;

q₄ - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Параметр C_CO определяется по формуле (1.1.24):

C_CO = q₃ · R · Q^r_i (1.1.24)

где q₃ - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

R - коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода.

Твердые частицы.

Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) M_тв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов ( г/с, т/год), вычисляют по формуле (1.1.25):



M_ТВ = 0,01 · B · q₄ · Q^r_i / 32,68 (1.1.25)

где B - расход натурального топлива, г/с (т/год);

q₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %;

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Суммарное количество мазутной золы M_мз в пересчете на ванадий, в г/с или т/год, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, вычисляют по формуле (1.1.26):

M_МЗ = G_V · B · (1 - з_ОС) · k_П (1.1.26)

где G_V - количество ванадия, находящегося в 1 т мазута, г/т;

B - расход натурального топлива;

з_ОС - доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхности нагрева мазутных котлов;

k_П - коэффициент пересчета, k_П = 10^-6.

G_V может быть определено по результатам химического анализа мазута (1.1.27):

G_V = a_V · 10³ (1.1.27)

где a_V - фактическое содержание элемента ванадия в мазуте, %.

G_V может быть определено по приближенной формуле (1.1.28):

G_V = 2222 · A^r (1.1.28)

где A^r - содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

Бенз(а)пирен.

Суммарное количество M_j загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), определяется по формуле (1.1.29):



М_j = c_j · V_сг · B_р · k_П (1.1.29)

где c_j - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха б₀ = 1,4 и нормальных условиях мг/нмі;

V_сг - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг топлива, при б₀ = 1,4 нмі/кг топлива;

B_р - расчетный расход топлива; при определении выбросов в г/с B_р берется в т/ч; при определении выбросов в т/г B_р берется в т/год;

k_П - коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/с, k_П = 0,278 · 10^-3, при определении выбросов в т/г, k_П = 10^-6.

Концентрация бенз(а)пирена, мг/нмі, в сухих продуктах сгорания мазута на выходе из топочной камеры определяется следующим образом:

для б''_T = 1,08 ч 1,25 по формуле (1.1.30):

с^м_бп = 10^-3 · R · (0,34 + 0,42 · 10^-3 · q_v) · K_Д · K_Р · K_СТ / e^{3,8 · (б''т - 1)} (1.1.30)

для б''_T > 1,25 по формуле (1.1.31):

с^м_бп = 10^-3 · R · (0,172 + 0,23 · 10^-3 · q_v) · K_Д · K_Р · K_СТ / e^{1,14 · (б''т - 1)} (1.1.31)

где R - коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута;

б''_Т - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

q_V - теплонапряжение топочного объема, кВт/мі;

K_Д - коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;

K_Р - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания;

K_СТ - коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания.

Для расчета максимальных и валовых выбросов концентрация бенз(а)пирена приводятся к избыткам воздуха б₀ = 1,4 по формуле (1.1.32):

c_j = c^Г_бп · б''_T / б₀ (1.1.32)

где б''_T - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки.

Твердое топливо.

Оксиды азота.

Для котлов, оборудованных топками с неподвижной, цепной решеткой, с пневмомеханическим забрасывателем и для шахтных топок с наклонной решеткой суммарное количество оксидов азота NO_x в пересчете на NO₂(в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле (1.1.33):

M_NOx = B_p · Q^r_i · K^Т_NO2 · Я_r · k_П (1.1.33)

где B_p - расчетный расход топлива, г/с (т/год);

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

K^Т_NO2 - удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/МДж;

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

k_П - коэффициент пересчета, k_П = 10^-3.

B_p определяется по формуле (1.1.34):

B_p = B · (1 - q₄ / 100) (1.1.34)

где B - фактический расход топлива на котел, г/с (т/год);

q₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания, %.

Величина K^T_NO2 определяется по формуле (1.1.35):

K^Т_NO2 = 11 · 10^-3б_Т · (1 + 5,46 · (100 - R₆) / 100) · ⁴v(Q^r_i · q_R) (1.1.35)

где б_Т - коэффициент избытка воздуха в топке;

R₆ - характеристика гранулометрического состава угля - остаток на сите с размером ячеек 6 мм, %;

q_R - тепловое напряжение зеркала горения, МВт/мІ.

Величина q_R определяется по формуле (1.1.36):

q_R = Q_Т / F (1.1.36)

где F - зеркало горения, мІ.

Коэффициент Я_r определяется по формуле (1.1.37):

Я_r = 1 - 0,075 · vr (1.1.37)

где r - степень рециркуляции дымовых газов, %.

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие по формулам (1.1.38 - 1.1.39):

M_NO2 = 0,8 · M_NOx (1.1.38)

M_NO = 0,13 · M_NOx (1.1.39)

Оксиды серы.

Суммарное количество оксидов серы M_SO2, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами ( г/с, т/год), вычисляются по формуле (1.1.40):

M_SO2 = 0,02 · B · S^r · (1 - з'_SO2) (1.1.40)

где B - расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год);

S^r - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

з'_SO2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле.

Оксиды углерода.

При отсутствии данных инструментальных замеров оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год), может быть выполнена по соотношению (1.1.41):

M_CO = 10^-3 · B · C_CO · (1 - q₄ / 100) (1.1.41)

где B - расход топлива, г/с (т/год);

C_CO - выход оксида углерода при сжигании топлива, г/кг;

q₄ - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Параметр C_CO определяется по формуле (1.1.42):

C_CO = q₃ · R · Q^r_i (1.1.42)

где q₃ - потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

R - коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода.

Твердые частицы.

Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) M_тв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов ( г/с, т/год), вычисляют по формуле (1.1.43):

M_ТВ = 0,01 · B · (a_ун · A^r + q₄ · Q^r_i / 32,68) (1.1.43)

где B - расход натурального топлива, г/с (т/год);

A^r - зольность топлива на рабочую массу, %;

a_ун - доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе);

q₄ - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %;

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Количество летучей золы M_з в г/с (т/год), входящее в суммарное количество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле (1.1.44):

M_З = 0,01 · B · a_ун · A^r (1.1.44)

где B - расход натурального топлива, г/с (т/год);

A^r - зольность топлива на рабочую массу, %;

a_ун - доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе).

Количество коксовых остатков при сжигании твердого топлива M_к в г/с (т/год), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле (1.1.45):

M_К = M_ТВ - M_З (1.1.45)

Бенз(а)пирен.

Суммарное количество M_j загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), определяется по формуле (1.1.46):



М_j = c_j · V_сг · B_р · k_П (1.1.46)

где c_j - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха б₀ = 1,4 и нормальных условиях, мг/нмі;

V_сг - объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг топлива, при б₀ = 1,4 нмі/кг топлива;

B_р - расчетный расход топлива; при определении выбросов в г/с B_р берется в т/ч; при определении выбросов в т/г B_р берется в т/год;

k_П - коэффициент пересчета; при определении выбросов в г/с, k_П = 0,278 · 10^-3, при определении выбросов в т/г, k_П = 10^-6.

Концентрацию бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов малой мощности при слоевом сжигании твердых топлив с_бп ( мг/нмі), приведенную к избытку воздуха в газах б = 1,4, рассчитывают по формуле (1.1.47):

с_бп = 10^-3 · (A · Q^r_i / e^{2,5 · б''т} + R / t_н) · K_Д (1.1.47)

где A - коэффициент, характеризующий тип колосниковой решетки и вид топлива;

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

R - коэффициент, характеризующий температурный уровень экранов;

t_н - температура насыщения, °C;

K_Д - коэффициент, учитывающий нагрузку котла.

Коэффициент K_Д определяется по формуле (1.1.48):

K_Д = (D_Н / D_Ф)^1,2 (1.1.48)

где D_Н - номинальная нагрузка котла, кг/с;

D_Ф - фактическая нагрузка котла, кг/с.

Относительная нагрузка котла является отношением фактической его нагрузки к номинальной нагрузке и определяется по формуле (1.1.49):

Ф' = D_Ф / D_Н (1.1.49)

Объем сухих дымовых газов при стандартном коэффициенте избытка воздуха б₀ = 1,4 и нормальных условиях (температура 273 К и давление 101,3 кПа) определяется по уравнению (1.1.50):

V_СГ = V⁰_Г + (б₀ - 1) · V⁰ - V⁰_H2O (1.1.50)

гдеV⁰,V⁰_ГиV⁰_H2O- соответственно объемы воздуха, дымовых газов и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного килограмма (1 нмі) топлива, нмі/кг (нмі/нмі).

Для газообразного топлива расчет выполняют по химическому составу сжигаемого топлива по формулам (1.1.51-1.1.53):

V⁰ = 0,0476 · [0,5 · CO + 0,5 · H₂ + 1,5 · H₂S + У(m + n / 4) · C_mH_n - O₂] (1.1.51)

V⁰_H2O = 0,01 · [H₂ + H₂S + 0,5 · Уn · C_mH_n + 0,124 · d_г.тл] + 0,0161 · V⁰ (1.1.52)

V⁰_Г = 0,01 · [CO₂ + CO + H₂S + Уm · C_mH_n] + 0,79 · V⁰ + N₂ / 100 + V⁰_H2O (1.1.53)

где CO, CO², H₂, H₂S, C_mH_n, N₂, O₂ - соответственно содержание оксида углерода, диоксида углерода, водорода, сероводорода, углеводородов, азота и кислорода в исходном топливе, %;

m и n - число атомов углерода и водорода соответственно;

d_г.тл - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 нмі сухого газа, г/нмі.

Объем сухих дымовых газов может быть рассчитан по приближенной формуле (1.1.54):

программа котельная выброс загрязняющий

V_СГ = K · Q^r_i (1.1.54)

где K - коэффициент, учитывающий характер топлива.

Q^r_i - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/нмі).

Расчет максимально разового и годового выделения загрязняющих веществ в атмосферу приведен ниже - без учета золоуловителя.

Котел №1 (UT-L 18)

B'_p = 30 · (1 - 0 / 100) = 30 л/с;

B_p = 365 · (1 - 0 / 100) = 365 тыс. нмі/год;

Q'_T = 30 · 10^-3 · 37,01 = 1,1103 МВт;

Q_T = (365 / 3380 / 3600 · 10⁶) · 10^-3 · 37,01 = 1,110178 МВт;

K'^г_NOx = 0,0113 · v1,1103 + 0,03 = 0,0419069 г/МДж;

K^г_NOx = 0,0113 · v1,110178 + 0,03 = 0,0419062 г/МДж;

Я_t = 1 + 0,002 · (30 - 30) = 1;

Я_r = 0;

Я_д = 0,022 · 0 = 0;

K'_д = 1,4 · (1,1103 / 2,5)² - 5,3 · 1,1103 / 2,5 + 4,9 = 2,822304;

K_д = 1,4 · (1,110178 / 2,5)² - 5,3 · 1,110178 / 2,5 + 4,9 = 2,8225;

K_р = 0 · 0 + 1 = 1;

K_ст = 0 / 14,22 + 1 = 1;

C_CO = 0,2 · 0,5 · 37,01 = 3,701 г/нмі;

q_v = 1110,1783 / 1,1552 = 961,02695 кВт/мі;

q'_v = 1110,3 / 1,1552 = 961,13227 кВт/мі;

C'_БП = 10^-6 · 0,75 · (0,11 · 961,13227 - 7) / e^{3,5 · (1,1 - 1)} · 2,822304 · 1 · 1 = 0,0001963 мг/нмі;

C_БП = 10^-6 · 0,75 · (0,11 · 961,02695 - 7) / e^{3,5 · (1,1 - 1)} · 2,8225 · 1 · 1 = 0,0001963 мг/нмі;

?(m+n/4)•C_mH_n = (1 + 4/4) · 90,29 + (2 + 6/4) · 2,8 + (3 + 8/4) · 1,1 + (4 + 10/4) · 0,75 + (5 + 12/4) · 0,34 + (6 + 14/4) · 0,2 = 203,5;

V^O = 0,0476 · [0,5 · 0 + 0,5 · 0 + 1,5 · 0 + 203,5 - 0] = 9,6866 нмі/нмі;

?n · C_mH_n = 4 · 90,29 + 6 · 2,8 + 8 · 1,1 + 10 · 0,75 + 12 · 0,34 + 14 · 0,2 = 401,14;

V^O_H2O = 0,01 · [0 + 0 + 0,5 · 401,14 + 0,124 · 1] + 0,0161 · 9,6866 = 2,162894 нмі/нмі;

?m · C_mH_n = 1 · 90,29 + 2 · 2,8 + 3 · 1,1 + 4 · 0,75 + 5 · 0,34 + 6 · 0,2 = 105,09;

V^O_Г = 0,01 · [0,32 + 0 + 0 + 105,09] + 0,79 · 9,6866 + 4,2 / 100 + 2,162894 = 10,91141 нмі/нмі;

V_CГ = 10,91141 + (1,4 - 1) · 9,6866 - 2,162894 = 12,62315 нмі/нмі.

M'^NOx₃₀₁ = 30 · 37,01 · 0,0419069 · 0,7 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,8 = 0,0319191 г/с;

M^NOx₃₀₁ = 365 · 37,01 · 0,0419062 · 0,7 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,8 = 0,3883424 т/год.

M'^NOx₃₀₄ = 30 · 37,01 · 0,0419069 · 0,7 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,13 = 0,0051868 г/с;

M^NOx₃₀₄ = 365 · 37,01 · 0,0419062 · 0,7 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,13 = 0,0631056 т/год.

M'^CO₃₃₇ = 10^-3 · 30 · 3,701 · (1 - 0 / 100) = 0,11103 г/с;

M^CO₃₃₇ = 10^-3 · 365 · 3,701 · (1 - 0 / 100) = 1,350865 т/год.

M'^БП₇₀₃ = (0,0001963 · 1,1 / 1,4) · 12,62315 · (30 · 3600 · 10^-6) · 0,000278 = 0,0000001 г/с;

M^БП₇₀₃ = (0,0001963 · 1,1 / 1,4) · 12,62315 · 365 · 0,000001 = 0,0000007 т/год.

Котел №2 (UT- L 24)

B'_p = 30 · (1 - 0 / 100) = 30 л/с;

B_p = 365 · (1 - 0 / 100) = 365 тыс. нмі/год;

Q'_T = 30 · 10^-3 · 35,5 = 1,065 МВт;

Q_T = (365 / 3380 / 3600 · 10⁶) · 10^-3 · 35,5 = 1,064883 МВт;

K'^г_NOx = 0,0113 · v1,065 + 0,03 = 0,0416615 г/МДж;

K^г_NOx = 0,0113 · v1,064883 + 0,03 = 0,0416608 г/МДж;

Я_t = 1 + 0,002 · (30 - 30) = 1;

Я_r = 0,16 · v0 = 0;

Я_д = 0,022 · 0 = 0;

K'_д = 1,4 · (1,065 / 3,05)² - 5,3 · 1,065 / 3,05 + 4,9 = 3,22004;

K_д = 1,4 · (1,064883 / 3,05)² - 5,3 · 1,064883 / 3,05 + 4,9 = 3,22021;

K_р = 0,04 · 0 + 1 = 1;

K_ст = 0 / 14,22 + 1 = 1;

C_CO = 0,2 · 0,5 · 35,5 = 3,55 г/нмі;

q_v = 1064,8833 / 1,326 = 803,07941 кВт/мі;

q'_v = 1065 / 1,326 = 803,16742 кВт/мі;

C'_БП = 10^-6 · 1 · (0,11 · 803,16742 - 7) / e^{3,5 · (0,94 - 1)} · 3,22004 · 1 · 1 = 0,0002619 мг/нмі;

C_БП = 10^-6 · 1 · (0,11 · 803,07941 - 7) / e^{3,5 · (0,94 - 1)} · 3,22021 · 1 · 1 = 0,0002619 мг/нмі;

V_СГ = 0,345 · 35,5 = 12,2475 нмі/нмі.

M'^NOx₃₀₁ = 30 · 35,5 · 0,0416615 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,8 = 0,0434821 г/с;

M^NOx₃₀₁ = 365 · 35,5 · 0,0416608 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,8 = 0,529024 т/год.

M'^NOx₃₀₄ = 30 · 35,5 · 0,0416615 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,13 = 0,0070658 г/с;

M^NOx₃₀₄ = 365 · 35,5 · 0,0416608 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,13 = 0,0859664 т/год.

M'^CO₃₃₇ = 10^-3 · 30 · 3,55 · (1 - 0 / 100) = 0,1065 г/с;

M^CO₃₃₇ = 10^-3 · 365 · 3,55 · (1 - 0 / 100) = 1,29575 т/год.

M'^БП₇₀₃ = (0,0002619 · 0,94 / 1,4) · 12,2475 · (30 · 3600 · 10^-6) · 0,000278 = 0,0000001 г/с;

M^БП₇₀₃ = (0,0002619 · 0,94 / 1,4) · 12,2475 · 365 · 0,000001 = 0,0000008 т/год.

Котел №3 (UT - L 28)

B'_p = 30 · (1 - 0 / 100) = 30 л/с;

B_p = 365 · (1 - 0 / 100) = 365 тыс. нмі/год;

Q'_T = 30 · 10^-3 · 35,8 = 1,074 МВт;

Q_T = (365 / 3380 / 3600 · 10⁶) · 10^-3 · 35,8 = 1,073882 МВт;

K'^г_NOx = 0,0113 · v1,074 + 0,03 = 0,0417106 г/МДж;

K^г_NOx = 0,0113 · v1,073882 + 0,03 = 0,04171 г/МДж;

Я_t = 1 + 0,002 · (30 - 30) = 1;

Я_r = 0;

Я_д = 0,022 · 0 = 0;

K'_д = 1,4 · (1,074 / 1,074)² - 5,3 · 1,074 / 1,074 + 4,9 = 1;

K_д = 1,4 · (1,073882 / 1,074)² - 5,3 · 1,073882 / 1,074 + 4,9 = 1,000274;

K_р = 0 · 0 + 1 = 1;

K_ст = 0 / 14,22 + 1 = 1;

C_CO = 0,2 · 0,5 · 35,8 = 3,58 г/нмі;

q_v = 1073,8823 / 1,5876 = 676,41869 кВт/мі;

q'_v = 1074 / 1,5876 = 676,49282 кВт/мі;

C'_БП = 10^-6 · 1 · (0,11 · 676,49282 - 7) / e^{3,5 · (1,1 - 1)} · 1 · 1 · 1 = 0,0000475 мг/нмі;

C_БП = 10^-6 · 1 · (0,11 · 676,41869 - 7) / e^{3,5 · (1,1 - 1)} · 1,000274 · 1 · 1 = 0,0000475 мг/нмі;

M'^NOx₃₀₁ = 30 · 35,8 · 0,0417106 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,8 = 0,0439013 г/с;

M^NOx₃₀₁ = 365 · 35,8 · 0,04171 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,8 = 0,534124 т/год.

M'^NOx₃₀₄ = 30 · 35,8 · 0,0417106 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,13 = 0,007134 г/с;

M^NOx₃₀₄ = 365 · 35,8 · 0,04171 · 1 · 1 · 1,225 · (1 - 0) · (1 - 0) · 0,001 · 0,13 = 0,0867952 т/год.

M'^CO₃₃₇ = 10^-3 · 30 · 3,58 · (1 - 0 / 100) = 0,1074 г/с;

M^CO₃₃₇ = 10^-3 · 365 · 3,58 · (1 - 0 / 100) = 1,3067 т/год.

M'^БП₇₀₃ = (0,0000475 · 1,1 / 1,4) · 12,306 · (30 · 3600 · 10^-6) · 0,000278 = 1,3791·10^-8 г/с;

M^БП₇₀₃ = (0,0000475 · 1,1 / 1,4) · 12,306 · 365 · 0,000001 = 0,0000002 т/год.

В соответствии с Настоящим «Перечнем», разработанным в НИИ Атмосфера Государственного комитета РФ по ООС совместно с фирмой «Итеграл» и НИИ экологии человека и гигиены ОС им. А.И. Сысина, ниже привели сводную таблицу с полученными данными в ходе работы с программой «Котельная».

Мощность выбросов загрязняющих веществ от котла UT-L 18

Наименование вещества	Код	Максимально-разовый выброс, г/с	ПДКм.р., мг/м3	Валовый выброс, т/год
Азота диоксид	0301	0,0319191	0,2 (0,00000018 г/с)	0,3883424
Азота оксид	0304	0,0051868	0,4 (0,00000035 г/с)	0,0631056
Углерод (сажа)	0328	-	0,15 (0,00000013 г/с)	-
Сера диоксид (Ангидрид сернистый)	0330	-	0,5	-
Углерод оксид	0337	0,11103	5 (0,00000442 г/с)	1,350865
Бенз/а/пирен	0703	0,0000001*	- ПДКс.с = 100м3	0,0000007
Пыль неорганическая, содержащая 70-20% двуокиси кремния	2908	-	0,3	-

* - недопустимо

Мощность выбросов загрязняющих веществ от котла UT-L 24

Наименование вещества	Код	Максимально-разовый выброс, г/с	ПДКм.р., мг/м3	Валовый выброс, т/год
Азота диоксид	0301	0,0434821	0,2 (0,0000002 г/с) - в зависимости от объема отходящих газов	0,529024
Азота оксид	0304	0,0070658	0,4 (0,0000004 г/с)	0,0859664
Углерод (сажа)	0328	-	0,15 (0,00000015 г/с)	-
Сера диоксид (Ангидрид сернистый)	0330	-	0,5	-
Углерод оксид	0337	0,1065	5 (0,000005 г/с)	1,29575
Бенз/а/пирен	0703	0,0000001*	- ПДКс.с = 100м3	0,0000008*
Пыль неорганическая, содержащая 70-20% двуокиси кремния	2908	-	0,3	-

* - недопустимо

Мощность выбросов загрязняющих веществ от котла UT-L 28

Наименование вещества	Код	Максимально-разовый выброс, г/с	ПДКм.р., мг/м3	Валовый выброс, т/год
Азота диоксид	0301	0,0439013	0,2 (0,00000026 г/с)	0,534124
Азота оксид	0304	0,007134	0,4 (0,00000052 г/с)	0,0867952
Углерод (сажа)	0328	-	0,15 (0,000000195 г/с)	-
Сера диоксид (Ангидрид сернистый)	0330	-	0,5	-
Углерод оксид	0337	0,1074	5 (0,0000065 г/с)	1,3067
Бенз/а/пирен	0703	0,00000001*	- ПДКс.с = 100м3	0,0000002*
Пыль неорганическая, содержащая 70-20% двуокиси кремния	2908	-	0,3	-

* - недопустимо

После ввода в работу электрофильтров для трех котлов одновременно, наблюдали уменьшение выделений ЗВ а атмосферу:

Таблица 1.2.1

Характеристика выделений загрязняющих веществ в атмосферу

Загрязняющее вещество	Максимально разовый выброс, г/с	Годовой выброс, т/год
код	наименование
301	Азота диоксид (Азот (IV) оксид)	0,132982	1,617923
304	Азот (II) оксид (Азота оксид)	0,0216096	0,2629124
337	Углерод оксид	0,32493	3,953315
703	Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен)	0,0000001	0,0000007

Результаты после введения электрофильтров одновременно для трех котлов:

Вывод

в ходе практической работы с программой «Котельная» результаты показали, что после введения электрофильтров для котлов, количество загрязняющих веществ сократилось.

Размещено на Allbest.ru