ЗАДАЧИ. Требования к содержанию работы

• Название: Требования к содержанию работы
• Дата: 17.05.2023
• Размер: 57.25 Kb.
• Имя файла: ЗАДАЧИ.docx
• Тип: Документы; #1138918
• страница: 1 из 3

ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ РАБОТЫ

1. 
   Освоить методику расчета выброса вредных веществ, образующихся при сжигания топлива в котлах, и рассчитать количество выбросов согласно заданию.
   
2. 
   Освоить методику расчета рассеивания вредных компонентов в атмосферном воздухе.
   
3. 
   Определить максимальные концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы.
   
4. 
   Рассчитать приземные концентрации вредных веществ на разных расстояниях от источника загрязнения атмосферы (трубы).
   
5. 
   Рассчитать предельно – допустимые выбросы загрязняющих веществ.
   
6. 
   Предложить технические рекомендации по защите воздушного бассейна.
   

Необходимо представить расчеты согласно техническому заданию, таблицы с результатами расчетов, графики и рисунки, отражающие полученные результаты. Расчеты выполняются с помощью данного практикума. Объем практической части не регламентируется

Используя методику расчета, необходимо рассчитать концентрации загрязняющих веществ, образующихся при сжигании топлива в котлоагрегатах

(таблица 1).

Таблица 1.

Варианты заданий для расчетов

Вариант	Тип топки	Марка угля	Месторождение	Расход топлива (т/час)
1	С пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Б2Р	Шахта Щекинская	5,5
2		Б2Р	Шахта Западная	5,0
3		Б2Р	Шахта Мостовская	4,8
4		Б2Р	Шахта Ломинцевская	4,5
5		Б2Р	Шахта Липковская	5,3
6		ДР	Кузнецкий бассейн	3,8
7		Г	Кузнецкий бассейн	4,0
8		Б1	Итатское месторождение	5,0
9		ДР	Шахта Абаканская	3,8
10		Д	Бейское	3,9
11	С пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой прямого хода	АР	Горловский бассейн	3,5
12		ДСШ	Шахта Енисейчкая	4,2
13		Ж	Кузнецкий бассейн	4,0
14		К	Кузнецкий бассейн	3,4
15		ДР	Изыхейское	4,0
16		ДР	Разрез Черногорский	3,8
17		ДМСШ	Шахта Хакасская	2,9
18		Б2	Березовское	5,0
19		Б2	Абанское	3,4
20		ДСШ	Кузнецкий бассейн	3,9

Для расчета рассеивания выбросов необходимо использовать данные из табл.2

Таблица 2

Данные для расчета рассеивания загрязняющих веществ (по вариантам)

Вариант	Высота трубы, Н, м	Диаметр трубы, D, м	Расстояние Х от источника выброса, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	25 30 40 40 50 60 70 80 90 100	0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 1 1 1 2 2	100	300	500	1000	5000
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20	30 40 40 50 60 70 80 90 100 100	0.5 0,5 0,5 1 1 1 2 2 2 2	100	300	500	1000	5000

1. Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Цель: приобретение навыков работы с нормативно-правовыми актами, научной, технической литературой.

Общие сведения: Важным этапом при оценке воздействия деятельности предприятия на атмосферный воздух является систематизация сведений о распределении источников выбросов на территории, количестве и составе выбросов – инвентаризация источников загрязнения атмосферы и самих выбросов.

Источники загрязнения атмосферы различаются по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средней высоты и высокие), температуре исходящих газов (нагретые и холодные), геометрической форме (площадные, линейные, точечные), назначению и ряду других параметров. Источники могут быть стационарными и нестационарными, организованными и неорганизованными[4].

Для определения величины выброса проводят фактический замер выброса на ИЗА либо расчет с использованием утвержденных методик. В расчете учитываются особенности технологического процесса и конструктивные особенности источника выделения, в данном случаеэнергосиловой установки (топки). Каждому типу топок соответствует свой вид топлива. Это может быть твердое топливо, жидкое или газообразное. От качества топлива зависят состав и свойства отходящих дымовых газов[3,5].

После процедуры инвентаризации выбросов производится расчет рассеивания ЗВ для определения степени влияния на приземные концентрации веществ. Полученные данные необходимы для определения ПДВзагрязняющих веществ [2,4].

Предельно допустимый выброс– это норматив предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, не приводящий к нарушению гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха[2].

Основными критериями качества атмосферного воздуха при установлении ПДВ для источников загрязнения атмосферы являются предельно-допустимые концентрации (ПДК)веществ в атмосферном воздухе. Допустимый уровень загрязнения атмосферного воздуха определяется гигиеническими нормативами [6,7].

Оценка загрязнения атмосферы производится путем сравнения значений рассчитанных (и/или измеренных) концентраций с гигиеническими и для отдельных территорий – экологическими нормативами.

При этом требуется выполнение соотношения:

, (1)

гдеС – расчетная концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха.

При установлении ПДВ для источника загрязнения атмосферы учитывают значения фоновых концентраций вредных веществ в воздухе С_ф (мг/м³) от других источников. Для этого в соотношении (1) вместо С принимают (С + С_ф)[7].

Задание:

1. 
   Изучить законодательные требованияк предприятиям, имеющим стационарные источники выбросов загрязняющих веществ.
   
2. 
   Ознакомиться с основными типами топок котлоагрегатов.
   
3. 
   Изучить основные виды минерального топлива и их экологические характеристики.
   
4. 
   Рассмотреть основные методы защиты атмосферного воздуха, которые могут быть применены при выбросах веществ от сжигания минерального топлива.
   

2. Расчет количества и состава продуктов сгорания топлива

Цель: приобретение навыков расчетов выбросов, образующихся при сжигании топлива в котлоагрегатах с паропроизводительностью до 30 т/час.
Общие сведения:

Расчет выбросов взвешенных веществ (ВВ) (твердых частиц летучей золы и недогоревшего топлива) (г/с), в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени при сжигании твердого топлива и мазута, выполняется по формуле

, (2)

гдеB – расход топлива на сжигание,г/с;

A^r – зольность топлива, %кг/ккал (приложение 5);

х– константа, зависящая от типа топки и качества используемого угля (приложение 4);

η_з– доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях(0,1÷0,4).

Теоретическая концентрация взвешенных веществ, ( , г/м³), в дымовых газах энергосиловых установок определяется по формуле:

, (3)

где V_д.г – объем дымовых газов, образующихся при сжигании угля, м³/с.

Для упрощения расчетов принимаем, что органическая часть угля содержит только углерод (С – 100%), а при сжигании угля образуется диоксид углерода.

Сжигание угля в потоке воздуха описывается стехиометрическим уравнением

. (4)

При сжигании 1 моля углерода образуется 4,76 моля (СО₂ + N₂) дымовых газов, а при сжиганииВ, г/с, угля образуется объем дымовых газов (V_д.г., м³/с), составляющий:

, (5)

где0,0224 м³ – объем, занимаемый 1 молем углерода при нормальных условиях;

m_C – молярная масса углерода = 12.

Расход диоксида углерода(G_CO2, г/с) определяется по формуле

,(6)

где m_CO2 – молярная масса оксида углерода = 44.

Практическая концентрация твердых частиц ( , г/м³), в дымовых газах после энергосиловых установок составляет:

, (7)

где α_в- коэффициент избытка воздуха, равный для котлоагрегатов 1,05 – 1,1.

Расчет выбросов оксидов серы в пересчете на SO₂(г/с), в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов в единицу времени, выполняется по формуле

, (8)

где B – расход топлива, г/с;

S^r – содержание серы в топливе на рабочую массу, %кг/ккал(приложение 5);

η^/_SO2 – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива, при сжигании сланцев эстонских и ленинградских принимается равной 0,8; остальных сланцев - 0,5; для углей Канско-Ачинского бассейна – 0,2; для торфа – 0,15; для экибастузских углей – 0,02; прочих – 0,1; мазута – 0,02; газа – 0;

η^//_SO2 – доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителях: для сухих золоуловителей принимается равной 0, для мокрых – в зависимости от щелочности орошающей воды.

Определение теоретической концентрации сернистого ангидрида ( ,г/м³) в дымовых газах выполняется по формуле:

. (9)

С учетом поправки на реальные условия эксплуатации энергосиловых установок практическая концентрация, ( г/м³), сернистого ангидрида в дымовых газах составляет:

_. (10)

Расчет выбросов окиси углерода (г/с), в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов в единицу времени, выполняется по формуле

, (11)

где B – расход топлива, г/с;

q₂ – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %.

Значения q₂ принимаются по прил. 6.

R_CO – выход монооксида углерода при сжигании топлива, кг/т, определяется по формуле:

,(12)

где К_СО– параметр, характеризующий количество оксидов углерода, образующихся на 1 ГДж теплоты, кг/ГДж (приложение)

–низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг(приложение Г) (1000 ккал/кг = 4,1868 Мдж/кг).

Определение теоретической концентрациимонооксида углерода ( , г/м³) в дымовых газахвыполняется по формуле

. (13)

С учетом поправки на практические условия эксплуатации энергосиловых установок практическая концентрация монооксида углерода ( ,г/м³) в дымовых газах составит

. (14)

Расчет выбросов оксидов азота(в пересчета на NO₂) (г/с), в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегатов в единицу времени, выполняется по формуле

, (15)

где B – расход топлива, г/с;

β – коэффициент, зависящий от степени снижения азота в результате применения технических природоохранных решений, принимаем равным 0.

К_NO2 – параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж теплоты, кг/ГДж (Приложение 7); определяется для различных видов топлива в зависимости от тепловой мощности котлоагрегатаQ, кВт, по формуле:

(16)

где B – расход топлива, кг/час.

Теоретическая концентрация оксидов азота ( , г/м³), в дымовых газах рассчитывается по формуле:

(17)

С учетом поправки на реальные условия эксплуатации энергосиловых установок практическая концентрация оксидов азота ( , г/м³), в дымовых газах составит:

(18)

Представление результатов расчетов: Результаты расчетов по определению выбросов вредных веществ в отходящих дымовых газах представить в табл. 3, где указать, какие природоохранные мероприятия следует провести.

Таблица 3.

Результаты расчетов

Параметры	Выбросы загрязняющих веществ (ЗВ)
	ВВ	СО	SO2	NO2
Расход топлива, (В)г/с
Объем дымовых газов, (Vд.г.)м3/с
Концентрация ЗВ, г/м3 теоретическая практическая
ПДК ЗВ, г/м3	0,00005	0,003	0,00005	0,00004
Превышение ПДК

3. Расчет рассеивания веществ в атмосфере от одиночных стационарных источников загрязнения атмосферы
Цель: Освоить методику расчета рассеивания загрязняющих веществ от одиночного стационарного горячего источника загрязнения атмосферы

Общие сведения:

Величину максимальной приземной концентрации вредных веществ (мг/м³) для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника на расстоянии х_м(м)от источника определяют по формуле

(19)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания ЗВ в атмосферном воздухе (Приложение 8);

ΔТ – разность между температурой выбросов Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, ⁰С.

Т_в - максимальная температура в 13.00 наиболее жаркого месяца года данного региона[9];

М – масса ЗВ, выбрасываемого в атмосферный воздух в единицу времени (мощность выброса), г/с, рассматривается по формуле

, (20)

гдеС_i – концентрация вредного вещества в выбросах, мг/м³;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (взвешенных веществ), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю, F = 1;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. При ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот не более 50 м на 1 км: η = 1;

V_Д.Г. – расход дымовых газов, м³/с:

(21)

где – средняя скорость выхода газов из устья ИЗА, м/с:

(22)

m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выброса из устья ИЗА. Это параметры: v_м, v_м^', f, f_е.

(23)

(24)

(25)

(26)

Коэффициент m определяется следующим образом:

при f<100,

(27)

при f≥100,

(28)

Коэффициент n при f˂100 определяется по формулам:

при ,

(29)

при ,

(30)

при ,

(31)

Расстояние х_м, (м) от источника выброса, на котором достигается максимальная приземная концентрация загрязнителя, рассчитывается по формуле

(32)

где d – безразмерный коэффициент, который находится по формулам:

при ,

(33)

при ,

(34)

при ,

(35)

Приземные концентрации загрязняющих веществ С, (мг/м³), по оси факела выброса, на расстоянии Х_i м, вычисляют по формуле:

(36)

где s₁ – безразмерный коэффициент, определяемый следующими расчетами:

при ,

(37)

при ,

(38)

при , и F 1,5

(39)

при , и F≤ 1,5

(40)

Для каждого источника выброса радиус зоны влияния рассчитывается как наибольшее из двух расстояний х₁ и х₂ от источника выброса, и где х₁ = 10х_м, а величина х₂ определяется как расстояние от источника выброса, начиная с которого с ≤ 0,05 · ПДК_м.р.
Величину предельно допустимого выброса (г/с) принимают по фактическому значению величины М (г/с) и определяют по формуле:
, (41)
где С_ПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества (максимально-разовая), мг/м³[7].
Задание: Необходимо произвести расчет рассеивания выбросов ЗВ от одиночного точечного источника загрязнения атмосферы (дымовая труба) высотой H, с круглым устьем диаметра D.

1. 
   Рассчитать максимальную концентрацию загрязняющих веществ (используя данные, полученные при выполнении работы № 2) в приземных слоях атмосферы.
   
2. 
   Рассчитать концентрации этих веществ на разных расстояниях от источника выброса (согласно заданию из табл. 3).
   
3. 
   Отобразить полученные результаты графически. По каждому загрязняющему веществу необходимо оформить графики, на оси Х которых отмечают расстояния от источника выброса, м. (по заданию), на оси У – приземные концентрации загрязняющих веществ, соответствующие данным точкам, мг/м³.
   
4. 
   Оформить общие выводы по расчетам.
   

Представление результатов расчетов: Результаты расчетов должны быть представлены в таблице 4.
Таблица 4

Общие результаты расчетов образования и рассеивания загрязняющих веществ

Наименование

М, мг/с

См мг/м3

ПДК мг/м3

Превышение ПДК

хм, м

ПДВ, мг/с

Тип источника

ЗВ в дымовых газах

ВВ СО SO2 NO2

Нагретый

Высота трубы, H, м

Диаметр, D, м

Объемный расход Vд.г., м3/с

ΔТ, 0С

Расстояние от оси источника, м

Приземные концентрации ЗВ, Сi, мг/м3

ВВ

СО

SO2

NO2

Приложение4

Значения коэффициентов ẋи K_CO в зависимости от типа топки и вида топлива[10]

Тип топки	Вид топлива	х	KCO, кг/ГДж
С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива	Бурые и каменные угли	0,0023	1,9
	Антрациты:
	АС и АМ	0,0030	0,9
	АРШ	0,0076	0,8
С пневмомеханическимизабрасывателями и неподвижной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0026	0,7
	Антрацит АРШ	0,0088	0,6
С цепной решеткой прямого хода	Антрацит АС и АМ	0,0020	0,4
С забрасывателями и цепной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0035	0,7
Шахтная	Твердое топливо	0,0019	2,0
Шахтно-цепная	Торф кусковой	0,0019	1,0
Наклонно-переталкивающая	Эстонские сланцы	0,0025	2,9
Слоевые топки бытовыхтеплогенераторов	Дрова	0,0050	14,0
	Бурые угли	0,0011	16,0
	Каменные угли	0,0011	7,0
	Антрацит, тощие угли	0,0011	3,0
Камерные топки	Мазут	0,010	0,32
Паровые и водогрейныекотлы	Газ природный, попутный и коксовый	-	0,25
Бытовые теплогенераторы	Газ природный	-	0,08
	Легкое жидкое (печное) топливо	0,010	0,16