1 Расчёт вредных выбросов из топочных устройств 1.1 Расчёт выбросов твёрдых частиц В случае сжигания твёрдого топлива в атмосферу будут выбрасываться твёрдые частицы (летучая зола и несгоревшее топливо). Суммарное количество твёрдых частиц, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котла, может быть определено по фор- муле, г/с:
, (1)
где Вр– расход натурального топлива, г/с (т/год);
– доля золы топлива, уносимой газами из топок; принимается по таблице 1. Таблица 1 – Доля золы для различных топочных устройств
Тип топочного устройства
|
![](71115_html_7416b005.gif)
| Открытые топки с твёрдым шлакоудалением
| 0,95
| Открытые топки с жидким шлакоудалением
| 0,70 ÷ 0,85
| Полуоткрытые топки с жидким шлакоудалением
| 0,60 ÷ 0,80
| Двухкамерные топки
| 0,50 ÷ 0,60
| Топки с вертикальными предтопками
| 0,20 ÷ 0,40
| Горизонтальные циклонные топки
| 0,10 ÷ 0,15
| Газомазутные топки
| 1,0
|
– зольность топлива на рабочую массу, %;
– потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %;
– низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/(м3);
32,68– теплота сгорания углерода, МДж/кг;
– доля твёрдых частиц, улавливаемых в золоуловителях с учётом залповых выбросов (в расчёте не учитывается влияние сероулавливающих установок); принимается .
При включении в схему сухого циклона количество золы и недогоревшего топлива после него составит, г/с:
, (2)
где – доля твёрдых частиц, улавливаемых в циклонах; принимается .
Твёрдые частицы при сжигании твердого топлива выбрасываются в виде летучей золы и несгоревшего топлива (кокса). Количество летучей золы, г/с (т/год), входящее в суммарное количество твёрдых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле:
. (3)
Количество коксовых остатков при сжигании твёрдого топлива, г/с (т/год), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле:
. (4)
Концентрация золы в газах на выходе из топок, г/м3:
, (5)
где – удельный объём уходящих газов при нормальных условиях на 1 кг сгоревшего топлива, м3/кг (м3/м3); определяется по формуле:
, (6)
где – объём продуктов сгорания, образовавшихся при стехиометрическом сжигании топлива, определяется по формуле:
; (7)
– температура газов на входе в дымовую трубу, принимается: при сухих золоуловителях на 10 ÷ 30 ºС ниже температуры уходящих газов; при мокром золоулавливании = 70 ÷ 90 ºС;
Вр– расход натурального топлива, кг/с. 1.2 Расчет выбросов мазутной золы в пересчете на ванадий Мазутная зола представляет собой сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов. В качестве контролирующего показателя принят ванадий, по содержанию которого в золе установлен санитарно-гигиенический норматив (ПДК).
Суммарное количество мазутной золы в пересчете на ванадий, г/с, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, можно рассчитать по формуле:
, (8)
где – количество ванадия, находящегося в 1 т мазута, г/т. При отсутствии данных химического анализа вычисляют по приближенной формуле, г/т:
, (9)
где 2222 – эмпирический коэффициент;
– содержание золы в мазуте на рабочую массу, %;
– расход натурального топлива, т/ч;
– доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхностях нагрева мазутных котлов, принимая равной:
0,07 – для котлов с промежуточным пароперегревателем;
0,05 – для котлов без промежуточного пароперегревателя;
0 – для остальных котлов;
– степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках, %.
При использовании для очистки газов от мазутной золы батарейных циклонов, определяют по формуле:
, (10)
где 0,076 и 2,32 – эмпирические коэффициенты;
1,85 – эмпирический показатель степени;
– общая степень улавливания твёрдых частиц, образующихся при сжигании мазута, принимается %.
При совместном сжигании мазута и твёрдого топлива в пылеугольных котлах, определяют по формуле:
, (11)
где – общая степень улавливания твердых частиц при сжигании угля, принимается %;
С – коэффициент, равный: 0,6 – для электрофильтров; 0,5 – для мокрых аппаратов; 0,3 – для батарейных циклонов.
При отсутствии золоулавливающих устройств .
– коэффициент пересчета:
– при определении выбросов в граммах в секунду ;
– при определении выбросов в тоннах в год .
Количество сажи при сжигании мазута, г/с (т/год) определяют по формуле:
. (12)
При сжигании дизельного топлива и других лёгких жидких топлив определяются только выбросы сажи по формуле (11).
Концентрация мазутной золы перед дымовой трубой составит, г/м3:
. (13) 1.3 Расчет выбросов моноокисида углерода Количество моноокисида углерода (СО) (г/с), выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами в единицу времени при сжигании природного газа, определяется по формуле:
, (14)
где Вр– секундный расход топлива, м3/с;
– удельный массовый расход моноокисда углерода при сжигании твёрдого, жидкого или газообразного топлива (г/кг, г/м3), определяется по формуле:
, (15)
где – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %, при сжигании твёрдого топлива и мазута %, при сжигании газа %;
– коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания окиси углерода. Для твёрдого топлива , для газа , для мазута .
Количество моноокисида углерода (СО) (г/с), выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами в единицу времени при сжигании твёрдого топлива и мазута, определяется по формуле:
. (16)
Концентрация окиси углерода перед дымовой трубой составит, г/м3:
. (17) 1.4 Расчёт выбросов оксидов серы Суммарное количество оксидов серы SO2 и SO3, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами в пересчёте SO2вычисляют по формуле, г/с:
, (27)
где – содержание серы в топливе на рабочую массу, %;
– доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива в газоходах котла, принимается по таблице 4; Таблица 4 – Доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива в газоходах котла
Вид топлива
|
![](71115_html_63c33959.gif)
| Березовские угли Канско-Ачинского бассейна:
| для топок с твёрдым шлакоудалением
|
| для топок с жидким шлакоудалением
|
|
0,50
0,20
| Другие угли Канско-Ачинского бассейна (ирша-бородинский, назаровский, абаканский, боготольский, итатский, барандатский, черногорский, артемовский, харанорский, бикинский):
| для топок с твердым шлакоудалением
|
| для топок с жидким шлакоудалением
|
|
0,20
0,05
| Экибастузские каменные угли
| 0,02
| Угли других месторождений
| 0,10
| Торф
| 0,15
| Сланцы эстонские и ленинградские
| 0,80
| Сланцы других месторождений
| 0,50
| Мазут
| 0,02
| Газ
| 0
|
– доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе. Величина принимается для сухих золоуловителей равной нулю; для мокрых – зависит от общей щелочности орошающей воды и приведенной сернистости топлива Sпр, (%⋅кг)/МДж. При характерных для эксплуатации удельных расходах воды на орошение золоуловителей (0,1ﱢ ч0,15 дм3/м3) определяется по рисунку 1.
![](71115_html_500ebf98.png)
Рисунок 1 – Определение доли оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе:
1 – щелочность орошающей воды 10 мг-экв/дм3; 2 – щелочность орошающей воды
5 мг-экв/дм3; 3 – щелочность орошающей воды – отсутствует Можно приблизительно значение принять по таблице 5. Таблица 5 – Доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе
Тип золоуловителя
|
![](71115_html_10eba58b.gif)
| Сухие золоуловители (электрофильтры, батарейные циклоны)
| 0
| Мокрый циклон, орошаемый нейтральной средой
| 0,015
| Мокрый циклон, орошаемый щелочной средой
| 0,02÷0,03
|
Концентрация оксидов серы перед дымовой трубой без применения специальных методов сероулавливания, г/м3:
. (28)
В случае применения специальных методов сероулавливания (известковых, магнезиальных, аммиачно-циклический) найденную массу МSO2 можно уменьшить до (0,01 МSO2), при этом температура газов снизится до = 30 ºC и концентрация составит:
. (29)
Для лучшего рассеивания дымовых газов в атмосфере требуется дополнительное тепло на подогрев газов до ≥ 100 ÷ 150 ºC. 1.5 Расчет выбросов бенз(а)пирена Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов при сжигании мазута и природного газа , мкг/м3, приведённая к избытку воздуха в газах рассчитывается по формулам:
, (30)
, (31)
где – теплонапряжение поверхности зоны горения, МВт/м2;
– теплонапряжение топочного объёма, кВт/м2 (проектная величина, определяется по технической документации на котёл);
– коэффициент избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки (при в формулах (21) и (22) рекомендуется принимать ;
– коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции;
– коэффициент, учитывающий нагрузку котла;
– коэффициент, учитывающий ступенчатое сжигание топлива;
– коэффициент, учитывающий подачу влаги;
– коэффициент, учитывающий увеличение выброса бенз(а)пирена при очистке конвективных поверхностей нагрева при работе котла, принимается по таблице 6. Таблица 6 – Значение в зависимости от условий очистки
Период между очистками, ч
| Дробевая очистка конвективных поверхностей нагрева
| Обдувка регенративных воздухоподогревателей
| 12 ÷ 24
| 1,2
| 1,10
| 40 ÷ 48
| 1,5
| 1,25
| 72
| 2,0
| 1,50
|
Значение и остальных коэффициентов определяется по формулам:
, (32)
, (33)
, (34)
, (35)
, (36)
где – расход топлива на котёл, кг/с (м3/с) (при наличии в топке двухсветного экрана значение принимается на одну ячейку);
– ширина топки (в свету), м (при наличии двухсветного экрана принимается ширина одной ячейки);
– глубина топки (в свету), м;
– число ярусов горелок;
– расстояние по высоте между осями соседних горелок, м (для топок с однорядным расположением горелок единичной мощностью от 30 до 60 МВт произведение м);
– коэффициент, характеризующий влияние рециркуляции дымовых газов на выброс бенз(а)пирена:
– при вводе в под топочной камеры ;
– при вводе в воздух или отдельный канал горелки ;
– при вводе в шлицы (сопла) напротив горелок ;
– при вводе в шлицы над горелками ;
– степень (доля) рециркуляции дымовых газов;
– фактическая нагрузка котла, кг/с;
– номинальная нагрузка котла, кг/с;
– коэффициент, учитывающий воздействие воздуха, подаваемого во вторую ступень горения:
– при отключении половины горелок верхнего яруса по топливу (для мазута);
– при отключении половины горелок верхнего яруса по топливу (для газа);
– для схемы, реализующей ступенчатое сжигание «по вертикали» ;
– для схемы, реализующей ступенчатое сжигание «по горизонтали» ;
– доля воздуха, подаваемого во вторую ступень горения;
– коэффициент, учитывающий воздействие влаги при вводе её в пристенную зону топки:
– при зональном впрыске ;
– в дутьевой воздух ;
– водотопливное отношение при подаче влаги в зону горения.
Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов за золоулавителями при факельном сжигании углей для пылеугольных котлов , мкг/м3, приведённая к избытку воздуха в газах рассчитывается по формуле:
, (37)
где – коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки:
– при жидком шлакоудалении ;
– при твёрдом шлакоудалении ;
– КПД золоуловителя (по золе), %;
– коэффициент, учитывающий снижение способности золоуловителей улавливать бенз(а)пирен:
– для сухих аппаратов ;
– при мокрых аппратов . |