Выбросы. 1 Расчет выбросов загрязняющих веществ от парового котла 3 2 Расчет валового выброса вредных веществ в атмосферу 5

• Название: 1 Расчет выбросов загрязняющих веществ от парового котла 3 2 Расчет валового выброса вредных веществ в атмосферу 5
• Анкор: Выбросы
• Дата: 14.05.2021
• Размер: 75.77 Kb.
• Имя файла: Выбросы.docx
• Тип: Реферат; #204958

Содержание

Введение 1

.1 Расчет выбросов загрязняющих веществ от парового котла 3

2 Расчет валового выброса вредных веществ в атмосферу 5

2.1 Расчет выбросов в атмосферу частиц золы и недожога 5

2.2 Расчет выбросов в атмосферу окислов серы 6

2.3 Расчет выбросов в атмосферу окиси углерода 6

2.4 Расчет выбросов в атмосферу окислов ванадия 7

2.5 Расчет выбросов в атмосферу оксидов азота 7

2.6 Расчет выбросов в атмосферу бензапирена 9

3 Расчеты дымовой трубы 11

4 Определение платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды 14

5 Расчеты продуктов сгорания топлива 15

6 Мероприятия по уменьшению выбросов SO₂ 16

Введение

Природоохранная деятельность инженерного персонала ТЭС заключается в подготовке экологически обоснованных решений по организации эксплуатации и совершенствованию оборудования ТЭС. Умение анализировать экологическую ситуацию, состояние оборудования и осуществлять производственный экологический контроль – таковы современные требования к инженеру-энергетику.

Задачи данного курсового проекта:

1. проведение расчётов по оценке экономической эффективности природоохранных мероприятий;

2.анализ работы действующих энергоустановок для снижения вредных выбросов;

3.умение рассчитывать выбросы и высоту дымовой трубы;

4. приобретение знаний характеристик выбросов дымовых газов в атмосферу.

1 Исходные данные

.1 Расчет выбросов загрязняющих веществ от парового котла
Для оценки ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу выполнен анализ количества и качества топлива, поставляемого на Ново-Иркутскую ТЭЦ в 2016 году, рассчитаны средневзвешенные характеристики топлива, учитывая параметры котла БКЗ-420-140, установленного на Н-И ТЭЦ.

Исходные данные для расчета представлены в таблицах 17-18.
Таблица 17 – Расчетные характеристики топлив, поставляемых на Н-И ТЭЦ

Уголь	Элементарный состав, %							Теплота сгорания, кДж/кг (ккал/кг)
Азейский	25	16,5	42,7	3,1	0,5	11,3	0,9		15989,88 (3816,2)
Ирша-Бородинский	33	7,4	42,6	3,0	0,2	13,2	0,6		15280 (3646,7)

Таблица 18 – Характеристика золы топлив Н-И ТЭЦ

Уголь	Химический состав золы на бессульфатную массу, %
	SiO2	А12О3	TiO2	Fe2О3	СаО	MgO	К2О	Na2O
Азейский	51,5	29,5	0,5	7,5	8,5	2,0	0,3	0,2
Ирша-Бородинский	46,8	12,9	0,6	7,9	25,8	5,0	0,5	0,5

Характеристики смеси сжигаемых топлив, поставляемых на Ново – Иркутскую ТЭЦ, могут быть определены и как средневзвешенные нормативных значений [27, 28].

Средневзвешенные расчетные характеристики топлива, %
,
где – доля топлива в смеси;

– нормативная характеристика топлива, %.

Для расчета принимаем следующие соотношения поставки топлива: 79% – азейский уголь, 21% – ирша-бородинский [29].

В 2016 г. средневзвешенные характеристики топлива составили:
;

;

;

;

;

;

;

кДж/кг.
Определим полный и расчетный расходы топлива на котел [28]:

где

МДж/ч – теплота, полезно используемая в котлоагрегате;



6 МДж/ч – теплота с продувочной водой.

Расход условного топлива



1. Место расположения котельной или ТЭС и вид сжигаемого топлива: г. Иркутск. Азейский и Ирша-Бородинский уголь;

2. марка, число котлов и вид горелок: Е-420-140Ж, 4 шт., вихревые;

3. часовой расход топлива ТЭС или котельной при номинальной нагрузке: 91,17 кг/с;

4. годовой расход топлива ТЭС или котельной: 2 876 940т/год;

5 В  соответствии с проектом, приняты следующие значения температур отводимых дымовых газов:

Температура отводимых газов:

при нормальном режиме - 151ºС

максимальная - 170ºС;

минимальная - 145ºС;

Температура точки росы дымовых газов -114ºС.

5. температура уходящих газов: 424 К;

6. тип золоуловителей и их КПД: БЦ и электрофильтр (98%);

7. температура воздуха: 296К.
Расчётные характеристики сжигаемого топлива.
1. Вид сжигаемого топлива: Азейский и Ирша-Бородинский уголь;

2. ;

3. ;

4. ;

5. ;

6. ;

7. ;

8. ;

9. ;

10. .

2 Расчет валового выброса вредных веществ в атмосферу

1. 
   
   
2. 
   
   

2.1 Расчет выбросов в атмосферу частиц золы и недожога

Количество золовых частиц и недожога, уносимое из топки парогенераторов за любой промежуток времени, определяется по формуле:
(1)
где B – расход натурального топлива на паргогенератор за любой промежуток времени (кг/с, т/год);

– зольность топлива на рабочую массу, равная 14,58 % (см. исходные данные);

– доля золовых частиц и недожога, уносимых из котла, равная 0,95 при камерные топки с твердым шлакоудалением;

– потери теплоты с уносом от механической неполноты сгорания топлива, камерные топки с твердым шлакоудалением принимаем 1 %;

– низшая теплота сгорания топлива на рабочую массу, равная кДж/кг (см. исходные данные);

– доля твердых частиц, улавливаемая в золоуловителях, равная 0,98 (см. исходные данные).

Находим количество золовых частиц и недожога, уносимое из топки парогенераторов:

2.2 Расчет выбросов в атмосферу окислов серы

Количество окислов серы, поступающих в атмосферу с дымовыми газами, в пересчете на SO₂ за любой промежуток времени вычисляется по формуле:
(2)
где S_­^p – содержание серы в топливе на рабочую массу, равное % (см. исходные данные);

- доля окислов серы, связываемые летучей золой в газоходах парогенераторов, зависит от зольности топлива и содержания окиси кальция в летучей золе, равна 0,1;

- доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц, для сухих золоуловителей (электрофильтры, батарейные циклоны, тканевые фильтры) принимается равной 0;

– доля окислов серы, улавливаемых в сероочистной установке, поскольку сероочистная установка отсутствует, то равна 0;

- длительность работы сероулавливающей установки и котла, ч/год.

Находим количество окислов серы, поступающих в атмосферу с дымовыми газами:
г/с.

2.3 Расчет выбросов в атмосферу окиси углерода

Количество окиси углерода, выбрасываемой в атмосферу с дымовыми газами в единицу времени, вычисляется по формуле:
(3)
где C­_CO – выход окиси углерода при сжигании твердого топлива, определяется по формуле:
, (4)
где q₃ – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива;

R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием продукта неполного сгорания окиси углерода.

В котлах с паропроизводительностью больше 75 т/ч потери теплоты от химического недожога равны 0, поэтому также M_CO = 0 г/с.

2.4 Расчет выбросов в атмосферу окислов ванадия

Соединения ванадия являются составной частью мазутной золы. Поскольку в котле Е-420-140-6 сжигается твердое топливо (Азейский и Ирша-Бородинский уголь), то выбросы в атмосферу окислов ванадия равны 0 г/с.

2.5 Расчет выбросов в атмосферу оксидов азота

Количество оксидов азота в пересчете на двуокись азота, выбрасываемое в атмосферу с дымовыми газами в единицу времени, для энергетических парогенераторов паропроизводительностью более 30 т/ч вычисляется по формуле:


(5)


где К – коэффициент, характеризующий выход окислов азота, для котлов с паропроизводительностью равной 200 т/ч и более при сжигании твёрдого топлива вычисляется по формуле:
, (6)
где D_ф и D_н – фактическая и номинальная паропроизводительности котла, в данной работе принимается, что D_ф = D_н = 420 т/ч, тогда коэффициент K равен:
;
B_у – расход условного топлива за любой промежуток времени, который определяется по формуле:
(7)
- низшая теплота сгорания топлива, равная


β₁ – коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива, при сжигании твердого топлива и α_т  1,25 вычисляется по формуле:
(8)
где N^г – содержание азота в топливе на горючую массу, равное % (см. исходные данные).
;
ε₁ – коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи их в топку парогенератора, равный 0;

τ – степень рециркуляции дымовых газов, поскольку рециркуляция дымовых газов отсутствует, то степень равна 0;

β₂ – коэффициент, учитывающий конструкцию горелок, поскольку в котле установлены вихревые горелки, то β₂ = 1;

β₃ – коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления, то β₃ = 1;

ε₂ - коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксидов азота при подаче части воздуха помимо основных горелок, поскольку в котел не подается воздух кроме основных горелок, то ε₂ = 1;

η_аз – доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке, поскольку на котле не установлена подобная установка, то η_аз = 0;

- длительность работы сероулавливающей установки и котла, ч/год.

Находим количество оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу:

2.6 Расчет выбросов в атмосферу бензапирена

Количество бензапирена (т/год), поступающее в атмосферу с дымовыми газами паровых котловых тепловых электрических станций при факельном сжигании органических топлив, рассчитывается по формуле:
(9)
где B – расход топлива, равный 2 876 940т/год (см. исходные данные);

V_сг – объем сухих дымовых газов при α_т = 1,4, определяется по формуле:
, (10)
где V_г⁰, V⁰, V_H2O⁰ – соответственно объем дымовых газов, воздуха и водяных паров при стехиометрическом сжигании 1 кг топлив в м³/кг.
.
Концентрация бензапирена в сухих дымовых газа котлов за золоуловителями при факельном сжигании углей C_т (мкг/м³), приведенная к избытку воздуха в газах = 1,4, рассчитывается по формуле:
, (11)
где А – коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки, при твердом шлакоудалении А = 0,521;

- низшая теплота сгорания топлива, равная ;

– коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;

K_q – коэффициент, учитывающий нагрузку котла, при равенстве D_ф = D_н = 420 т/ч, коэффициент K_q = 1;

K_зу – коэффициент, учитывающий степень улавливания бензапирена золоуловителями, определяется по формуле:
(12)
где η_зу – КПД золоуловителя, равный 98% (см. исходные данные);

Z – коэффициент, учитывающий снижение улавливающей способности бензапирена золоуловителями, для сухих золоуловителей принимается равным 0,7.
,
,

3 Расчеты дымовой трубы

В настоящее время минимально допустимая высота дымовой трубы, при которой обеспечивается значение максимальной приземной концентрации вредного вещества С_м равное предельно допустимой концентрации (ПДК) для нескольких труб одинаковой высоты при наличии фоновой загрязненности С_ф от других источников, рассчитывается по формуле:
, (13)
где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы для неблагоприятных метеорологических условий, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, равный 200 – для Европейской части и районов Российской Федерации южнее 50⁰ с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдовы, для Азиатских республик, Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, равный 1 для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю;

m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода дымовых газов из устья дымовой трубы;

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа, местности; в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η=1;

М_SO2, М_NO2 – массовый выброс серного ангидрида и двуокиси азота, выбрасываемых в атмосферу в единицу времени, г/с (М_SO2 = г г/с; М_NO2= г/с);

N = 1 – число одинаковых дымовых труб (4 котла);

ПДК – предельно допустимая концентрация вещества, лимитирующего чистоту воздушного бассейна, мг/м³. Так ПДК_SO2 = 0,5 мг/м³;

V₁ – объем дымовых газов, приходящийся на дымовые трубы, м³/с;

ΔТ = Т_г - Т_в – разность температур выбрасываемых дымовых газов Т_г =424 –

– 10 = 414 К (принимаем охлаждение в электрофильтре на 10 К) и окружающего атмосферного воздуха Т_в = 296 К_. При определении значения ΔТ следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемых в атмосферу дымовых газов Т_г – в устье дымовой трубы.
ΔТ = Т_г - Т_в = 424 – 296 =128 К.
Безразмерные коэффициенты m и n определяются в зависимости от параметров f и U_м :
, (14)
, (15)
где ₀ – средняя скорость дымовых газов в устье дымовой трубы, м/с;

Д – диаметр устья дымовой трубы, м.

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формуле:
(16)
Коэффициент n определяется в зависимости от U_м по формулам:
n = 1 при U_м ≥ 2,

n = 0,532*U²_м – 2,13* U_м +3,13 при 0,5 ≤ U_м < 2,

n= 4,4*Uм при U_м < 0,5.
Дымовые трубы должны выполняться кирпичными или железобетонными. По условиям производства строительных и других работ диаметр устья кирпичных и железобетонных труб должен быть не менее 0,75 м.

Объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу, определяется по формуле:
(17)
Скорость дымовых газов определяется по формуле:
. (18)
Предварительно выбираем высоту трубы H = 100 м и диаметр устья Д = 7,2 м.



Получившееся значение скорости выхода газов из устья попадает в оптимальные значения скорости выхода газов из устья для одноствольных дымовых труб от 5-15м/с для H = 100 м.
,


Коэффициент m определяется в зависимости от f по формуле:

Коэффициент n определяется в зависимости от U_м, поскольку U_м  2, то n = 1.
.
Следует принять высоту дымовой трубы 100 м.

4 Определение платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды

Плата П (руб/год), за загрязнение окружающей природной среды, определяется по формуле:
П = К₁^. К₂^. К₃^. ΣМ_i^.Ц_i , (19)
где К₁ = 2,67 – коэффициент индексации к базовым нормативам платы за выбросы в окружающую среду для 2018 г.;

К₂ = 1,2 коэффициент, учитывающий состояние атмосферного воздуха в Западно - Сибирском экономическом районе, г. Томск

К₃ – коэффициент, учитывающий вид загрязняемой территории. Значение К₃ = 1,2 для города;

М_i – массовые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух, т/год;

Ц_i – базовые нормативы (допустимые) платы за выброс в атмосферу загрязняющих веществ, в ценах 2003 года (Ц_з = 103 руб./т; Ц_SO2 = 40 руб./т; Ц_NO2 = 52 руб./т; Ц_БП = 2049801 руб./т).
15186388 .

5 Расчеты продуктов сгорания топлива

Расчет теоретически необходимого воздуха для полного сгорания топлива, теоретического объема азота , объема трехатомных газов , теоретического объема водяных паров при сжигании твердых топлив производится по формулам [25, 28]:


м³/кг;
м³/кг;


м³/кг;
м³/кг;
м³/кг,

6 Мероприятия по уменьшению выбросов SO₂

Для снижения платы за выбросы SO₂ предлагается установить сероулавливающую установку, работающей на мокро – известняковом способе очистки с КПД – 98%.

Мокро-известняковый способ – это нециклический способ наиболее распространённый в мире. Основан на интенсивной промывке дымовых газов в абсорбере, установленном за высокоэффективным золоуловителем (в данном случае за электрофильтром), известняковой суспензией с получением сульфита кальция, который доокисляют воздухом.

В основе этого процесса лежит химическая реакция, протекающая при контакте дымовых газов с известняком в объеме распыленной суспензии известняка с образованием твердого сульфита кальция и углекислого газа:



Процесс протекает в абсорбере башенного циркуляционного типа. В нижней части абсорбера накапливается суспензия сульфита кальция. При барботаже воздуха через слой этой суспензии проходит доокисление сульфита кальция в двуводный сульфат кальция (гипс) по реакции:



Полученный гипс обезвоживается до остаточной влажности 10 %, сушится горячим воздухом и затем товарный гипс отправляется в башню для хранения гипса. Сточные воды отправляются частично на обязательную очистку.

Количество окислов серы, поступающих в атмосферу с дымовыми газами, в пересчете на SO₂  за любой промежуток времени (т/год, г/c) вычисляется по формуле (2), где n_оч, n_к – длительность работы сероулавливающей установки и котла, 4900 и 5400 ч/год соответственно:



Тогда плата за выбросы SO₂ определяется по формуле (19) и составит:

996009,3 /год.


При работе станции или котельной без сероулавливающей установки плата за выбросы SO₂ составляла:
9278087 /год.

Плата за выбросы SO₂ после внедрения сероулавливающей установки уменьшится на:

8282078 /год.


Суммарная плата за выбросы вредных веществ в окружающую среду составит:
6904311 .