Расчёт выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива в паровых котлах паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлах теплопроизводительностью до 19,2 МВт

Контрольная работа

«Расчёт выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива в паровых котлах паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлах теплопроизводительностью до 19,2 МВт»

1 Расчёт выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах, выбрасываемых в атмосферу продуктами сгорания твёрдого топлива

Целью расчёта является определение массовых выбросов вредных веществ в атмосферу при работе котельных на различных видах топлива.

При сжигании твёрдого топлива в атмосферу выбрасываются: углерода оксид, серы диоксид, азота диоксид, твердые частицы (зола).

1.1Расчёт выбросов твёрдых частиц

Расчет выбросов твердых частиц летучей золы и несгоревшего топлива (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов при сжигании твердого топлива и мазута производится по формуле:

, (т/год),

атмосфера выброс вредный концентрация

где В-расход топлива, т/год, г/с (3000 т/год – по заданию); А^р – зольность топлива в рабочем состоянии, % (37,6% – для антрацитов);h_з – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (принимать по результатам измерений не свыше годичной давности), (85% – для циклона ЦБ 254Р)

М_тв=3000х37,6х0,003х (1–0,85)=50,76 (т/год),

М_тв=16,4 (г/с).

1.2Расчёт выбросов диоксида серы

Расчет выбросов диоксидов серы в пересчете на SO₂ (т/год, г/с) выполняется по формуле:

 = 0,02×В×S^р(1 – ) (1 –),

где S^р – содержание серы в топливе, %, (3,7% – для антрацитов); - доля диоксидов серы, связываемых летучей золой в котле (для котлов с открытой топкой = 3,7); - доля диоксидов серы, улавливаемых в золоуловителе попутно с твердыми частицами (для циклона ЦБ-254Р  = 0).

 = 0,02х3000х3,7х (1 – 0,5) (1 –0) = 0,167 (т/год),

 = 0,0054 (г/с).

1.3Расчёт выбросов оксида углерода

Расчет выбросов оксида углерода (т/год. г/с,) производится по формуле:

М_СО = 0,001×С_СО×В× (1 – ),

где С_СО – выход оксида углерода при сжигании твердого топлива (кг/т, кг/тыс. м³) определяется по формуле:

С_СО = q₃×R×,

где q₃, q₄ - потери теплоты соответственно от химической и механической неполноты сгорания топлива, (для котлов с открытой камерой сгорания q₃, q₄= 0,8 и 12% соответственно); R– коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной содержанием оксида углерода в продуктах сгорания. Для твердого топлива R= 1,0;  – теплота сгорания натурального топлива, 1 кДж/кг, кДж/м³.

С_СО =0,008х1х10,38=0,08, (кг гДж),

М_СО = 0,001×0,08×3000× (1 – ) = 0,24, (т/год),

М_СО= 0,0077 (г/с).

1.4Расчёт выбросов диоксида азота

Расчет выбросов диоксидов азота в пересчете на NO₂. (т/год, г/с,…), вычисляется по формуле:

М_NO2 = 0,001хК_NO2хВхQх (1-β),

где К_NO2 – параметр характеризующий количество диоксида азота, образующегося на 1 ГДж тепла (кг/ГДж), К_NO2 =0,15 (кг/ГДж), для котлов производительностью до 30 т/ч, β – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов NO2 в результате применения тех. Решений. β= 0 для топок с неподвижной решеткой и забросом топлива вручную.

М_NO2 = 0,001х0,15х3000х10,38х1=0,0047 (т/год),

М_NO2 = 0,000015 (г/с).

2. Расчёт загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий

Для характеристики объёма вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу отдельными источниками загрязнения, установлена величина предельно допустимого выброса (ПДВ).

Принцип расчёта ПДВ заключается в следующем: суммарное количество загрязнителя, выбрасываемое всеми источниками на предприятии, не должно формировать на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия или жилой застройки концентрации, превышающей ПДК.

,

где  – максимальная концентрация загрязняющего вещества в приземном воздухе, создаваемая источниками выбросов, мг/м³,

 – фоновая концентрация загрязняющего вещества, характерная для данной местности, мг/м³. Для наших расчётов принимаем =0.

2.1 Расчёт концентраций, обусловленных выбросами одиночного источника

Основная расчётная формула

Максимальная приземная концентрация вредного вещества , мг/м³ при выбросе газовоздушной смеси из круглого устья для горячих источников определяется по формуле:

,

где Н – высота трубы, м, М – масса выбрасываемого в атмосферу в единицу времени вещества, г/с, ΔТ – разность температур выбрасываемых газов и атмосферного воздуха, V_i – полный расход выбрасываемых газов на срезе трубы , где ω⁰ – средняя скорость газов, Д – диаметр трубы, (, η – коэффициент, учитывающий влияние рельефа, для равнинного ландшафта η = 1, А – климатический коэффициент, для Калужской, Тульской, Московской, Рязанской областей А = 140, F – коэффициент, учитывающий скорость оседания ВВ в атмосфере, принимаем F = 1, коэффициенты m и n рассчитываем отдельно.

Расчёт коэффициентов m и n:

При  < 100 m и n определяются:

Подсчитываем максимальную приземную концентрацию:

2.2 Расчёт расстояния Х_м от источника до координаты максимума концентраций

Для горячих источников расстояние Х_м (м) от источника выбросов до точки в которой приземная концентрация при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения определяется по формуле:

Для f <100, и 0,5м<2

2.3 Опасная скорость ветра

Опасная скорость ветра  для горячих источников при

2.4 Предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ)

Значение ПДВ (г/с) для одиночного источника с круглым устьем определяется для горячих источников по формуле:

где ПДК_мр – приняты по ГОСТ 17.2.3.02–78,  – принята равной 0.

Расчёт ПДВ для твердых частиц:

 (г/с).

Расчёт ПДВ для диоксида серы:

 (г/с).

Расчёт ПДВ для диоксида азота:

 (г/с).

Расчёт ПДВ для оксида углерода:

 (г/с).

Значение выбросов твёрдых частиц значительно превышает ПДВ. Подавить их образование при сжигании твёрдого топлива невозможно. Возможный путь это очистка продуктов сгорания от золы. В данном случае для очистки применён циклон ЦБ-254Р, с долей улавливания твёрдых частиц 85%. Если на крупных котельных установках совершенствование системы пылеулавливания и строительство высоких труб позволяет значительно уменьшить концентрации твёрдых частиц в воздухе (на лучших энергоблоках России, США и Великобритании η =98%), то для малых котельных установок единственным радикальным решением является переход на мазут или природный газ.