Оформленная. "Защита атмосферного воздуха и водоемов от выбросов при работе теплоэнергетических систем"

• Название: "Защита атмосферного воздуха и водоемов от выбросов при работе теплоэнергетических систем"
• Дата: 06.03.2023
• Размер: 66.82 Kb.
• Имя файла: Оформленная.docx
• Тип: Задача; #971502

Министерство образования и науки, молодости и спорта Украины

Приазовский государственный технический университет

Кафедра ПТЭУ и ТС


Семестровая работа

по курсу “Защита окружающей среды”

на тему “Защита атмосферного воздуха и водоемов от выбросов при работе теплоэнергетических систем”

Выполнил:

Ст.гр.ПТЭ-09

Пашковский А.

Проверила:

Медведева М.В.


Мариуполь, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

1. 
   Цель работы…………………………………………………………3 стр
   
2. 
   Описание источника выбросов…………………………………….4 стр.
   
3. 
   Задача 1………………………………………………………………5 стр.
   
4. 
   Задача 2………………………………………………………………12 стр.
   
5. 
   Задача 3………………………………………………………………15 стр.
   
6. 
   Выводы……………………………………………………………….17 стр.
   

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы – рассчитать количество вредных выбросов от промышленных и бытовых источников, нанести на карту местности наиболее загрязненные области и разработать мероприятия по их уменьшению или снижению. Разработать схему и рассчитать устройства для очистки сточных вод от промпредприятия или хозяйственно-бытовых источников.

2. ОПИСАНИЕ ИСТОЧНИКА ВЫБРОСОВ
Источник выбросов – дымовая труба (точечный).

Высота источника над землей .

Диаметр устья источника .

Тип котла – КВГМ-180 – 4

Количество котлов - 2 шт.

Топливо – природный газ, мазут.

Вредные выбросы от источника – окислы азота, сажа, бензапирен.
Таблица 1.1 - Основные технические параметры котла

Наименование	Топливо
Паропроизводительность, т/ч
Давление перегретого пара, МПа
Температура питательной воды, °С
Температура перегретого пара, °С
Температура уходящих газов, °С	270
Расчетный КПД (брутто), %	86

Таблица 1.2 – Характеристики мазута

Состав рабочей массы топлива, %							Теплота сгорания, , кДж/кг
3,0	0,1	1,4	83,8	11,2	0,5	0,5	39732

Таблица 1.3 - Характеристики газа

CH4 %	C2H6 %	C3H8 %	C4H10 %	C5H12 %	C6H14 %	кДж/м3
92,8	3,9	1	0,4	0,3	0	35799

3.ЗАДАНИЕ 1
По заданной розе ветров рассчитать панораму распределения вредных выбросов от источника и нанести на предлагаемую карту местности области, внутри которых концентрация вредные вещества превышает ПДК для данного вещества.

1. 
   Рассчитаем расход топлива котла:
   

,

где – номинальная паропроизводительность котла, т/ч;

– КПД котельного агрегата;

– теплота сгорания топлива, кДж/кг.

;
;
;
;

;
.

2. 
   Объем выбрасываемых газов при сжигании смеси:
   

Для мазута:








Для газообразного топлива:








Для смеси топлив:

3. 
   Объемный расходы выбрасываемых в атмосферу дымовых газов
   

где объем продуктов сгорания и воздуха

- коэффициент избытка воздуха в уходящих газах;

расход топлива с учетом двух котлов, кг/с;

температура уходящих газов,

4. 
   Скорость газового потока на выходе из трубы
   

где объемный расход дымовых газов, ;

диаметр устья трубы, м.

5. 
   Максимальный расход газов:
   

где - разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и температуры окружающего атмосферного воздуха ,

– высота источника выбросов над уровнем земли, м.

6. 
   Значение коэффициента :
   

7. 
   Коэффициенты и .
   

Коэффициент определяется в зависимости от параметра :





Коэффициент определяется в зависимости от максимального расхода газов:

при

8. 
   Выбросы загрязняющих веществ.
   

8.1. Массовый выброс сажи:



где – зольность топлива на рабочую массу, %;

– потери теплоты от механического недожога, при сжигании мазута ;

– доля золы топлива, уносимая из топки, для камерных топок с твердым шлакоудалением ;

– КПД сухих золоуловителей; принимаем .


8.2. Массовый выброс окислов азота.



где коэффициент, учитывающий содержание азота на горючую массу топлива

коэффициент, характеризующий выход на единицу массы сожженного топлива (условного), кг/т.

Для водогрейных котлов:



где - фактическая и номинальная тепловые мощности водогрейного котла,

– коэффициент, учитывающий мероприятия по подавлению образования оксидов азота



8.3. Массовый выброс окислов углерода.



где В - расход топлива , г/с;

C_cо - выход оксида углерода при сжигании топлива , кг./т топлива;

R - коэффициент, учитывающий потери теплоты, обусловленные присутствием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. Принимается 0,65;

9. 
   Приведенный массовый выброс веществ (к саже):
   

10. 
    Максимальная приземная концентрация вредных веществ при неблагоприятных условиях:
    

где – коэффициент температурной стратификации атмосферы, принимаемый для Украины ;

– коэффициент, учитывающий скорость оседания пыли; принимаем ;

коэффициент учитывающий рельеф местности, для ровной поверхности .

11. 
    Опасная скорость ветра на уровне флюгера определяется по максимальному расходу газов.
    

м/с

12. 
    Определяем безразмерный коэффициент , определяющийся в зависимости от максимального расхода газов:
    

,

где – средняя приземная скорость ветра по розе ветров, м/с.

13. 
    Расстояние от источника выбросов
    

14. 
    – поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от расстояния вдоль направления ветра.
    

15. 
    Концентрация вредного вещества
    

,
















Результаты расчетов сводим в таблицу1.4.

Таблица 1.5 – Концентрация выбросов в направлении

	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
	4,2	4,1	4,4	3,2	4,4	4,4	4,2	3,6
	41,83	41,32	42,81	36,51	42,81	42,81	41,83	38,72
	1882,15	1859,60	1926,44	1642,87	1926,44	1926,44	1882,15	1742,53
	3850	3800	3950	3350	3950	3450	3850	3580
	0,0209	0,0204	0,0203	0,0205	0,0203	0,0203	0,0204	0,0202
	0,999	0,996	0,989	0,999	0,989	0,989	0,994	0,985

4.ЗАДАНИЕ 2
Разработать мероприятия по снижению вредных выбросов от источника. Сделать обоснование выбранного метода снижения выброса или очистки. Выполнить расчет одного из используемых очистных устройств. Определить экономический эффект от снижения загрязненности.

Так как основным вредным выбросом данного источника является сажа, то необходимо применять такой тип очистки как мокрый скруббер с ионизацией или скруббер Вентури.



РЕШЕНИЕ

1. 
   Необходимая эффективность работы аппарата
   

2. 
   Число единиц переноса
   

3. 
   Удельная энергия, затрачиваемая на пылеулавливание:
   

4. 
   Общее гидравлическое сопротивление скруббера Вентури, Па:
   

где - удельный расход на орошение, принятый высоким ввиду больших удельных энергозатратах, = 0,0012 м³/м³.

5. 
   Плотность газа на входе в трубу Вентури при рабочих условиях, кг/м³:
   

6. 
   Объемный расход газа, поступающего в трубу Вентури при рабочих
   

условиях, м³/с:

7. 
   Расход орошающей воды, кг/с:
   

8. 
   Температура газов на выходе из скруббера Вентури, ºС:
   

9. 
   Плотность газов на выходе из скруббера Вентури, кг/м³:
   

- сопротивление трубы Вентури (принимаем равным 12 кПа).

10. 
    Объемный расход газа на выходе из трубы Вентури, м³/с:
    

11. 
    Диаметр циклона-каплеулавителя, м:
    

где - скорость газа в циклоне-каплеулавителе (принимается равной 3,5 м/с).

12. 
    Высота циклона-каплеулавителя, м:
    

13. Гидравлическое сопротивление циклона-каплеулавителя, Па:



где - коэффициент сопротивления для прямоточного циклона.

13. 
    Гидравлическое сопротивление трубы Вентури, Па:
    

14. 
    Коэффициент сопротивления, обусловленный вводом орошающей жидкости, для нормализованной трубы Вентури
    

,

где 0,12 -коэффициент сопротивления сухой трубы.

16.Необходимая скорость газов в горловине трубы Вентури, м/с:



17. Диаметр горловины трубы Вентури, м:



5.ЗАДАНИЕ 3
Разработать мероприятия по очистки сточных вод объекта с характеристиками, представленными в таблице 3. Сделать обоснование выбираемого метода очистки. Выполнить расчет одного из используемых очистных устройств.
Таблица 3 – Описание объекта выпускающего сточные воды

Объект	Объем, м3/ч	Состав	Концентрация, мг/л
Жилой микрорайон 5000 чел	300	Орг	200

Концентрации сточных вод определяются с учетом характера источника загрязнения. Сточные воды поступает от жилого микрорайона. Поскольку в сточных водах преобладают загрязнения взвесью, выбираем метод очистки – биологический.
Расчет биофильтра
Расход сточных вод: м³/ч; БПК поступающих сточный вод L₁=200 мг/л; БПК очищенных сточных вод L₂=200 мг/л; среднезимняя температура сточных вод t=10˚C.

1. 
   Определяем коэффициент эффективности биофильтра K:
   

2. 
   Высоту биофильтра находим для двух значений удельного объема подаваемого воздуха B_уд при гидравлической нагрузке
   

q=10 м³/ м² сут

1. 
   При B_уд=8 м³/ м³.
   

При высоте биофильтра H₁=3 м величина K=6,2 , а при H₂=4 м величина K=10,4 м. При высоте фильтра H₁=3 м необходима рециркуляция.

2. 
   При B_уд=12 м³/ м³.
   

При высоте биофильтра H₁=3 м величина K=8,35 , а при H₂=4 м величина K=14,8 м. При высоте фильтра H₁=3 м необходима рециркуляция.

3. 
   Определяем БПК смеси L_см, коэффициент рециркуляции n_р, площадь биофильтров S:
   

1. 
   При B_уд=8 м³/ м³.
   

;



м²

При H=4 м рециркуляции не требуется, а площадь биофильтров

м²

2. 
   При B_уд=12 м³/ м³.
   

;



м²

При H=4 м рециркуляции не требуется, а площадь биофильтров

м²

4. 
   Объемы фильтрующей загрузки составят:
   
   1. 
      При B_уд=8 м³/ м³.
      

м³

м³

2. 
   При B_уд=12 м³/ м³
   

м³

м³

5. 
   Окончательный выбор варианта следует принимать на основе технико-экономического расчета. Принимаем B_уд=8 м³/ м³, H=4 м.
   

6.ВЫВОДЫ
В результате расчетов мы определили количество выбросов от котла КВГМ-180:

• 
  сажа ;
  
• 
  окислов азота ;
  
• 
  окислов углерода .
  

Также мы определили концентрации вредных выбросов, нанесли на карту местности наиболее загрязненные области и разработали мероприятия по их снижению. Для очистки от окислов серы мы использовали скруббер Вентури. Разработали схему и рассчитали биофильтр для очистки сточных вод от жилого района.