3.5. Расчетные данные о нормируемых, аварийных и залповых выбросах загрязняющих веществ

В нормируемые выбросы ЗВ в атмосферу входят предельно до­пустимые величины (ПДВ) и расчетные значения дымовых газов с учетом фактического использования вида и удельного расхода ко­тельного топлива. ПДВ - предельно допустимый выброс массы (г/с) химического вещества в единицу времени от одного или нескольких источников, гарантирующий нормативную концентрацию (мг/м³) вредных веществ в приземном слое атмосферы, на высоте 2.0 м от поверхности земли.ПДВ устанавливают по ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана природы.Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями».

Нормируемое ПДВ [6, с. 63] для газовых выбросов котельной, если С_ф<ПДК_м.р, определяют по формуле:

где ПДК_м.р. - экологический норматив максимальной концентрации (мг/м³) химического вещества в атмосфере, безопасный для жизнедеятельности человека, растений и животных;

С_ф- фоновая концентрация (мг/м³) загрязняющих веществ, опре­деляется по данным наблюдений за загрязнением атмо­сферы по методике Госкомгидромета; принимаем при отсутствии наблюдений С_ф= 0.2 ПДК_м.р; для оксида уг­лерода С_ф= 0.2 ∙ 5 = 1.0 мг/м3;

Н - высота источника выброса ЗВ над уровнем поверхности земли [22, с. 113], Н= 20 м;

А - коэффициент, зависящий от температурной статификации атмо­сферы; для Ср. Поволжья А= 160 [мг∙ºС^1/3∙с^2/3/г], [22, с. 113];

F - безразмерный коэффициент, учитывает скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, F = 1 [6, с. 59] при среднем коэффициенте очистки выбросов не менее 90 %;

m, n- коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; определяют в зави­симости от параметров, V_M,V^/_ми:

- средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья ис­точника выброса, принимается= 6.0 м/с по заданию;

- диаметр устья источника трубы выброса,= 0,8 м;

- разность между температурой выбрасываемой газовоздуш­ной смеси (T₁=150…160 ºС) и температурой окружающего атмосферного воздуха Т₂°С(принимаем для самого жаркого месяца года):

V₁- расход газовоздушной смеси из устья трубы:

Если

Коэффициент nпривычисляют по:

η - безразмерный коэффициент, учитывает влияние рельефа мест­ности: для пересеченной местности с перепадом высот не больше 50 м на 1 км η = 1. Откуда:

Расчетные объемы продуктов сгорания топлива и воздуха. В процессе горения происходит химическое взаимодействие топлива с атмосферным воздухом, образуются газообразные вещества (дымовые газы). Объемы воздуха, необходимого для горения топлива при нор­мальных атмосферных условиях, и продуктов сгорания рассчитывают на 1 кг твердого, жидкого или на 1 м3 газообразного топлива. Эле­ментный состав топлива задается в процентах: твердого, жидкого - по массе, газообразного - по объему [7].

В расчетах принято использовать следующие обозначения:

С, Н, О, N, S, A, W - процентное содержание углерода, водо­рода, кислорода, азота, серы, золы и влаги в рабочей массе твердого или жидкого топлива; сумма химических элементов должна быть рав­на 100%.

По приложению 2 учебного пособия элементный со­став МЗ (%):

C H O N S A W ∑

83,9 10 1 0 2 0,1 3 100 %

Теоретический объем (м³/кг) воздуха, необходимый для горения твердого и жидкого топлива:

V₀= 0.0889 (С + 0.375 ∙ S) + 0.265 ∙ Н - 0.0333 ∙ О.

V₀=0.0889(83,9 +0.375∙2)+0.265∙10 - 0.03334∙1 = 10,14м³/кг.

Теоретический объем (м³/кг) продуктов сгорания твердого, жидкого или газообразного топлива:

где для твердого и жидкого топлива:

- расчетный объем продуктов сгорания углерода и серы:

- расчетный объем продуктов сгорания азота:

- расчетный объем продуктов сгорания водорода:

Тогда:

Расчет выбросов твердых частиц через дымовую трубу котельной в атмосферу:

- валовый выброс (т/год) летучей золы и несгоревшего топлива от одиночного работающего котла:

В - расход котельного топлива в котле, т/год; В = 300 г/с ∙ Т_р.к = 300 ∙25∙10⁶с/год = 7500 т/год;

Т_р.к- число часов в году работы котла, Т_р.к = 7000 ч/год ∙ 3600 с/ч =25∙10⁶с/год;

А - зольность топлива, % (по элементному составу, приложение 2);

Г - содержание горючего вещества в уносе, % - несгоревшее топ­ливо в дымовых газах (принимают по заданию варианта № 23); при полном сгорании топлива Г = 0;

α_ун- доля золы в уносе (по заданию, табл. 1);

η_or.i- доля твердых частиц, улавливаемых золоуловителем (табл. 1 задания);

- максимально разовый (г/с) выброс твердых частиц:

Где В_i- расход котельного топливаi-го котла, г/с .

Расчет выбросов в атмосферу оксида углерода:

- валовый (т/год) или максимально разовый (г/с) выброс оксида углерода СО одного котла:

М_со=(G_co) = 0.001∙ С_со∙ В_i(l-q_мх,i),

где С_со- выход оксида углерода при сжигании котельного топлива: твердого или жидкого;

q_мх,i- потери теплоты от механической неполноты сгорания топ­лива в котле:

где q_XM- потери теплоты от химической неполноты сгорания топли­ва, %;

R - коэффициент, учитывает долю потери теплоты в химической неполноте сгорания топлива (при неполноте сгорания оксида углерода для твердого топлива R = 0,65;

Q_T- теплота сгорания топлива, МДж/кг или МДж/м3.

Максимальный разовый (г/с) выброс оксида углерода СО от од­ного котла:

Q_т- теплота сгорания топлива, МДж/кг .

Расчет выбросов оксидов серы.

Валовый (т/год) и максимально разовый (г/с) выбросы оксидов серы S0₂от одиночного работающего определяют по формуле:

Где В_i- расход котельного твердого, жидкого топлива (т/год, г/с) или

газообразного (тыс. м3/год, дм3/с);

S- содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

η^/- доля оксидов серы, связываемых летучей золой вi-м котле;

η^//- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителеi-го котла попутно с твердыми частицами.

Расчет выбросов оксида азота.

Валовый (т/год) и максимально разовый (г/с) выбросы оксидов азота от одиночного ИЗА (одного котла) паропроизводительностью более 30 т/ч определяют по формуле:

где - коэффициент выхода оксидов азота, кг/т условного топлива;

- коэффициент влияния на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;

- коэффициент учета влияния конструкции горелки;

- коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления;

- коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции газов;

- коэффициент снижения выбросов оксидов азота в случае двухступенчатого сжигания топлива;

r- степень рециркуляции дымовых газов.

Количество газов (м³/с), поступающих в атмосферу из устья дымовой трубы в нормальных рабочих условиях:

где В - общий расход топлива группы (или одного котла), г/с;

- коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой,;

Т_ух - температура газов в устье дымовой трубы, Т_ух= 150°С.

Таблица 2