7213

31

Таблица 2.8 Характеристика выбросов установок для сушки форм, стержней, песка и глины

Инженерные методы расчета концентраций вредных веществ в выбро-

сах промышленных печей основаны на использовании эмпирических зависи-

мостей, полученных на основании испытаний однотипных агрегатов в про-

изводственных условиях. Результаты многочисленных испытаний сведены в

32

ведомственные методики, а затем на их базе разработаны нормативы [3] вы-

бросов вредных веществ различными технологическими процессами.

2.4. Экологическая характеристика выбросов и сбросов

котельных установок на органическом топливе

При ежегодном сжигании в мире свыше 9 млрд. т.у.т в атмосферу вы-

брасывается более 20 млрд.т СО2 и 700 млн.т пыле-газо-парообразных соеди-

нений; 16,8*1010 ГДж низкопотенциальной теплоты и расходуется до 13

млрд.т кислорода [23]. По мере увеличения энергетических мощностей за-

грязнение воздушного бассейна будет неуклонно возрастать, что вызывает необходимость повсеместного применения систем мониторинга и примене-

ния природоохранных комплексов при проектировании и эксплуатации энер-

гетических, в том числе котельных установок.

Кроме того, на нужды народного хозяйства ежегодно в мире расходует-

ся более 13% ежегодного стока литосферы – 47 тыс.км3 пресной воды. При этом в водоемы возвращается более 600 км3, на нейтрализацию которых рас-

ходуется в 5-12 раз больше чистой воды [23].В нашей стране объем водопо-

требления в народном хозяйстве - около 600 км3. Причем на долю энергети-

ки приходится до одной трети воды, используемой в народном хозяйстве.

Значительная часть этого количества воды направляется в отопительные и промышленные котельные с целью выработки теплоносителей - пара на технологические нужды промышленных предприятий и горячей воды на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Вводный бассейн сбрасываются загрязненные стоки (см. раздел 2.4.3).

2.4.1.Концентрации вредных веществ в продуктах сгорания котлов

Содержание загрязняющих веществ в продуктах сгорания промышлен-

ных и отопительных котлов зависит от вида сжигаемого топлива (см. раздел

2.1), способа сжигания, мощности котлов, типа и количества топливосжига-

33

ющих устройств. При эксплуатации котлов для оценки концентраций вред-

ных веществ в продуктах сгорания используются инструментальные методы.

В табл. 2.9 – 2.13 выборочно представлены результаты замеров кон-

центраций загрязняющих веществ в дымовых газах промышленных и отопи-

тельных котлов, приведенных в [16 ].

Табл. 2.9 Концентрация NOх на выходе из топки паровых котлов малой мощности на газовом топливе при αт = 1,10

Табл. 2.10. Концентрации NOх, SOх, CO и сажи на выходе из паровых котлов малой мощности при сжигании мазута

34

Табл.2.11.Концентрация NОх на выходе из топок паровых котлов средней мощности производительностью 20-120 т/ч на газовом топливе

Табл.2.12. Концентрации NOх и SOх на выходе из котлов ПТВМ при сжигании газа и мазута марки 100

35

Табл.2.13. Концентрации NOх, SOх, CO и золы в дымовых газах котлов при различных методах сжигания твердых топлив

каменных и бурых углей а антрацита при одинаковых принципах сжигания

(для каждого вида топлива), как правило, увеличивается с ростом мощности котлов;

36

- концентрации оксидов азота в продуктах сгорания котлов одинаковой теп-

ловой мощности в зависимости от вида сжигаемого топлива располагаются в следующем порядке: они имеют минимальные значения при использо-

вании газообразного топлива и максимальные значения при использо-

вании твердых топлив;

- для котлов одного типа при сжигании природного газа концентрации NOх

заметно различаются в зависимости от метода переоборудования топочного устройства и типа установленных горелочных устройств: наименьшее со-

держание NOх отмечается для топок с большим числом горелок, отличаю-

щихся меньшей тепловой мощностью и более рассредоточенным пламенем и, наоборот, наибольшая концентрация NOх наблюдается у камерных то-

пок, имеющих минимальное числе горелок (1 или 2) с большей единичной мощностью, и сосредоточенным пламенем;

- способ распыливания мазута также влияет на концентрацию NOх: при паро-

вом распыливании жидкого топлива концентрация NOх на 15-20 % меньше,

чем в случаях механического распыливания;

- концентрации окислов серы в основном определяются содержанием серы Sp в топ-

ливе: при сжигании малосернистых мазутов (Sлр < 0,5%) концентрация SOx составляет

680-750 мг/м3, сернистых мазутов (Sр = 0,64 - 1,4%)- 800-1980 мг/м3, высокосернистых мазутов(Sлр = 1,5-3,5 %) – 2200 - 4170 мг/м3;

—концентрация СО в продуктах сгорания мазута в большинстве случаев выше у котлов малой мощности по сравнению с котлами средней мощности я находится в пределах от 10 до 200 мг/м3;

—концентрация сажи в продуктах сгорания мазута составляет 50-150 мг/м3;

- концентрация золы при сжигании каменных углей и антрацитов в слоевых топках чугунных секционных котлов при ручном обслуживании топок без очистки уходящих газов равна 2000 - 2200 мг/м3, в котлах ДКВ и ДКВР с по-

лумеханическими (ПМЗ-РПК) и механическими цепными решетками – 1400-

1600 мг/м3.

37

2.4.2. Расчет массы загрязняющих веществ в выбросах котельной

При проектировании котельных установок расчет массы загрязняющих веществ проводится в соответствии с «Методикой определения выбросов за-

грязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производи-

тельностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час» [4] и методи-

ческими указаниями [25].

Методика предназначена для расчета выбросов вредных веществ с га-

зообразными продуктами сгорания при сжигании природного газа, мазута и твердого топлива в топках промышленных и коммунальных котлоагрегатов.

Ниже приведены формулы для расчета выбросов вредных веществ при

сжигании природного газа и мазута, в котлах, оснащенных газозомазутны-

ми горелками

Расчет массы токсичных веществ (NOX, CO, SO2, твердых частиц,

бенз(а)пирена) производится для двух временных промежутков - годовой

(валовый) выброс веществ, т/год (необходим для подсчета ущерба от загряз-

нения) и секундный выброс загрязняющих веществ, г/c (необходим для рас-

чета рассеивания токсичных веществ в атмосфере). При этом используются соответствующие расходы топлива годовой - тыс. м3 / год (природный газ) -

т/год (мазут ) и секундный м3/с (природный га) и кг/с (мазут).

Расчет массы оксида углерода.

Масса выбросов оксида углерода, г/с, т/год, определяется по формуле:

где Вкот - расход топлива котельной установкой для расчетного периода (см.

раздел 1 [24]), м3/c, кг/с тыс. м3/год, т/год;

. Qir - низшая теплота сгорания топлива, МДж/м3,МДж/кг;

q4 - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топ-

лива, %;

где tг.в. – температура горячего воздуха, подаваемого в топку, 0С;

bα - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота.

В общем случае ba =1,225. При работе котла в соответствии с режим-

ной картой ba =1.

br – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на образование оксидов азота. При подаче газов рециркуля-

ции в смеси с воздухом рассчитывается по формулам:

где r – степень рециркуляции дымовых газов, %.

bδ - безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру. Определяется по формулам:

При сжигании природного газа

где d - доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в

процентах от общего количества воздуха, подаваемого для го-

рения).

Кп - коэффициент пересчета. Принимается:

при определении выбросов в граммах в секунду кп=1

при определении выбросов в тоннах в год кп=10-3

При определении максимальных выбросов оксидов азота в граммах в секунду по формулам [2.9-2.10 ] значения входящих в формулы величин определяются при максимальной тепловой мощности котельного агрегата.

При определении валовых выбросов оксидов азота значения входящих в формулы [2.9-2.10] величин определяются по средней за рассматриваемый период времени нагрузке котла.

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе сум-