Расчет количества загрязняющих веществ.

Исходные данные.

Котельная находится в городе Екатеринбург. Для этой местности температура в летний период времени составляет +20,7 ⁰С, в зимний-                 -13,7⁰С. Температурный коэффициент стратификации А=160.

Характеристика топлива и котлов представлена в таблице №1.

Таблица №1

3. Расчёт количества дымовых газов.

Расчет количества дымовых газов определяется :

, м³/с,

где V_г – выход продуктов сгорания топлива,

 нм³/кг, нм³/нм³ ;

B_г- расход топлива, т/ч,тыс.м³/ч(для природного газа);

Т – температура отходящих дымовых газов, °C.

Величина V_г рассчитывается:

,

где V⁰_г- выход продуктов сгорания при α=1;

V⁰-теоретически необходимое количество воздуха, нм³/кг, нм³/нм³;

α-коэффициент избытка воздуха.

 

Источник №1

α=1,2

нм/кг

м³/с

Источник №2

нм/кг

м³/с

Расчет количества загрязняющих веществ.

Источник № 1

Оксиды азота: валовый выброс:

М= В_р* Q^г_i*К_NO2*β_к*β_t*β_α*(1-β_г)*(1-β_δ)k_п , т/год,

где В_р -  расчетный расход топлива, тыс.м³/год;

В_р = В*(1-q₄/100), где В – фактический расход топлива, т/год;

В_р = В, т.к. q₄- потери тепла с уносом вследствие механической неполноты сгорания топлива, для природного газа равна 0.

Q^г_i – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

К_NO2 – удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/МДж:

К_NO2=0,0113 ,где

Q_т- фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВт, определяемая по формуле Q_т= В_р* Q^г_i ,где - В_р нм³/с.

β_к-безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки:

    для всех дутьевых горелок напорного типа β_к=1,0

β_t- безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения, β_t=1

β_α-безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота, в общем случае значение β_α=1,225

β_г – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота: принимать β_г = 1;

β_δ – безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру, принимать β_δ=0

k_п – коэффициент пересчета;

При определении выбросов в т/год k_п = 10^-3;

При расчете в г/с (максимальных) выбросов ряд величин следует подставлять в формулу в следующих единицах:

В_р – максимальный расчетный расход топлива, нм³/с;

k_п - коэффициент пересчета, г/с, k_п = 1.

В_р = 3,14*7500*0,8 = 18840 т/г = 0,87 кг/с

К_NO2 =0,0113*5,66+0,03=0,094 т/МДж

Q_т=36.84*0.87=32.05 мВт

М = 18840*36,84*0,094*1*1*1,225(1-0)*(1-0)*10³ = 79,92 т/год

М = 0,87*36,84*0,094*1*1*1,225*(1-0)*(1-0)= 3,69 г/с;

Оксид углерода:

М=0,001*q₃*R*Q^р_н*В*(1-q₄/100), т/год, где

q₃- потери тепла вследствие химической неполноты сгорания ,%;

R - коэффициент, зависящий от вида топлива, для газа- 0,5;

q₄ -потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива ,%

При расчете г/с (максимальных) выбросов в формулу следует подставлять:

В- максимальный расход топлива, г/с

М=0,001*0,5*0,5*36,84*18840*(1 – 0) = 173,52 т/год;

М=0,001*0,5*0,5*36,84*0,87*(1 –0)*10³ = 8,01 г/с;

Источник № 2

Оксиды азота:

М= В_р* Q^г_i*К_NO2*β_г*k_п , т/год,

где В_р -  расчетный расход топлива, т/год;

В_р = В*(1-q₄/100), где В – фактический расход топлива, т/год;

Q^г_i – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

К_NO2 – удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/МДж:

К_NO2=11,0*10^-3*α_Т*(1 +5,46*(1 –R₆/100))* ,где

α_Т – коэффициент избытка воздуха в топке, α_Т = 1,4;

R₆  - характеристика гранулометрического состава угля – остаток на сите с размером ячеек 6 мм, %; принимать R₆ =40% для угля;

q_г – тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м³; принимать q_г = 1,3 МВт/м³ для каменного угля;

β_г – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота: принимать β_г = 1;

k_п – коэффициент пересчета;

При определении выбросов в т/год k_п = 10^-3;

При расчете в г/с (максимальных) выбросов ряд величин следует подставлять в формулу в следующих единицах:

В_р – максимальный расчетный расход топлива, кг/с;

k_п - коэффициент пересчета, г/с, k_п = 1.

В_р = 8040*(1- 3/100)= 7798,8 т/г

К_NO2 = 11,0*10^-3*1,4*(1 +5,46*(1 –40/100))*  = 0,153 г/МДж

М = 7798,8*22,82*0,153*1*10^-3 = 27,23 т/год

Bр = 0,37*(1-3/100)=0,36 кг/с

М = 0,36*22,82*0,153*1*1 = 1,26 г/с;

Диоксид серы:

М = 0,02* В_р*S^p*(1 - η_SO2^’)* (1-η_SO2^”), т/г,

где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период, т/год;

S^р – содержание серы в топливе, %;

η_SO2^’  – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива;

η_SO2^”  – доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе.

При расчете г/с (максимальных) выбросов в формулу следует подставлять:

В – максимальный расход топлива, г/с

М = 0,02*8040*0,5(1 – 0,1)*(1 – 0) = 72,36 т/год

М = 0,02*372,22*0,5*(1 – 0,1)*(1- 0) = 3,35 г/с;

Летучая зола:

М = 0,01*В_Р*а_ун*А^г(1 – η₃), т/год,

Где В- расход натурального топлива, т/год

а_ун – доля золы, уносимой газами из топки котла;

А^г – зольность топлива на рабочую массу, %;

η₃ – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях, принимать равным 0;

При расчете г/с (максимальных) выбросов в формулу следует подставлять:

В- максимальный расход топлива, г/с

М = 0,01*8040*0,25*9,5(1 – 0) = 190,95 т/год

М = 0,01*372,22*0,25*9,5*(1 – 0) = 8,84 г/с;

Сажа:

М=0,01*В*q4*Q^р_н/32,68*(1-η_з), т/год,

где q₄-потери тепла с уносом вследствие механической неполноты сгорания топлива, %;

Q^р_н – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

η_з  – доля частиц сажи, улавливаемое в золоуловителях.

При расчете г/с (максимальных) выбросов в формулу следует подставлять:

В- максимальный расход топлива, г/с

М=0,01*8040*3*22,82/32,68*(1 – 0) = 168,42 т/год;

М=0,01*372,22*3*22,82/32,68*(1 – 0) = 7,79 г/с;

Оксид углерода:

М=0,001*q₃*R*Q^р_н*В*(1-q₄/100), т/год, где

q₃- потери тепла вследствие химической неполноты сгорания ,%;

R - коэффициент, зависящий от вида топлива, для угля - 1;

q₄ -потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива ,%

При расчете г/с (максимальных) выбросов в формулу следует подставлять:

В- максимальный расход топлива, г/с

М=0,001*0,7*1,0*22,82*8040*(1 – 3/100) = 124,58 т/год;

М=0,001*0,7*1,0*22,82*372,22*(1 – 3/100) = 5,77 г/с;

Сводим результаты в таблицу №2.

Результаты расчётов количества загрязняющих веществ в атмосферу.

Таблица №2

5.Расчет загрязнения атмосферного воздуха.