Расчёт выброса загрязняющих веществ при сжигании топлива в паровых котлах паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлах теплопроизводительностью до 19,2 МВт
СОДЕРЖАНИЕ: Расчет выбросов твердых частиц, диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота. Определение концентраций, обусловленных выбросами одиночного источника. Опасная скорость ветра. Вычисление предельно допустимого выброса вредных веществ в атмосферу.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).
1.1 Расчёт 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); Ар – 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)
Мтв =3000х37,6х0,003х (1–0,85)=50,76 (т/год),
Мтв =16,4 (г/с).
1.2 Расчёт выбросов диоксида серы
Расчет выбросов диоксидов серы в пересчете на SO2 (т/год, г/ с) выполняется по формуле:
=
0,02
ВSр
(1 – 
) (1 –
)
,
где Sр
– 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).
1.3 Расчёт выбросов оксида углерода
Расчет выбросов оксида углерода (т/год. г/ с,) производится по формуле:
МСО
=
0,001
ССО
В
(1 – 
),
где ССО – выход оксида углерода при сжигании твердого топлива (кг/т, кг/тыс. м3 ) определяется по формуле:
ССО
= 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, обусловлен
ной содержанием оксида
углерода в продуктах сгорания. Для твердого топли
ва R
=
1,0
; – теплота
сгорания натурального топлива, 1 кДж/кг, кДж/м3
.
ССО = 0,008х1х10,38=0,08, (кг гДж),
МСО
=
0,001
0,08
3000
(1 – 
) = 0,24, (т/год),
МСО = 0,0077 (г/с).
1.4 Расчёт выбросов диоксида азота
Расчет выбросов диоксидов азота в пересчете на NO2 . (т/год, г/ с,…), вычисляется по формуле:
МNO 2 = 0,001хКNO 2 хВхQх (1-),
где КNO 2 – параметр характеризующий количество диоксида азота, образующегося на 1 ГДж тепла (кг/ГДж), КNO 2 =0,15 (кг/ГДж), для котлов производительностью до 30 т/ч, – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов NO2 в результате применения тех. Решений. = 0 для топок с неподвижной решеткой и забросом топлива вручную.
МNO 2 = 0,001х0,15х3000х10,38х1=0,0047 (т/год),
МNO 2 = 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, Т – разность температур выбрасываемых газов и атмосферного воздуха, Vi
– полный расход выбрасываемых газов на срезе трубы 
, где 0
– средняя скорость газов, Д – диаметр трубы, (
, – коэффициент, учитывающий влияние рельефа, для равнинного ландшафта = 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 Хм от источника до координаты максимума концентраций
Для горячих источников расстояние Хм (м) от источника выбросов до точки в которой приземная концентрация при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения определяется по формуле:
Для f 100, и 0,5Vм 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 ПДКмр
– 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 =98%), то для малых котельных установок единственным радикальным решением является переход на мазут или природный газ.