- •Котельная, работающая на жидком топливе
- •2. Определение массового количества загрязняющих атмосферу веществ, выбрасываемых с вентиляционным воздухом из цехов: окрасочного, сварочного, механического, деревообработки
- •I Определение массового количества выбросов загрязняющих веществ и их максимальной концентрации в приземном слое атмосферы при работе предприятия
- •Задача 1.1
- •Определение необходимого количества вытяжного воздуха из окрасочного цеха
- •Задача 2.4
- •II. Защита атмосферного воздуха от загрязнений
- •4.1.1 Определить дисперсный состав пыли и её классификационную группу по заданным «частным остаткам» для цеха деревообработки и котельной, работающей на твердом топливе
- •4.1.2 Определить класс и выбрать тип пылеуловителя для цеха деревообработки
- •Задача 4.1.3
- •Определить эффективность очистки запылённого воздуха в прямоточной пылеосадочной камере для цеха деревообработки и механического цеха
- •Определить эффективность очистки воздуха от аэрозолей с размерами частиц до 2 мкм в скруббере Вентури для сварочного цеха
- •Определить эффективность очистки воздуха от аэрозолей при использовании сетчатого тумано-брызгоуловителя для гальванического цеха
- •Расчет циклона (батареи циклонов) для установки в цех деревообоработки и в котельную, работающую на твердом топливе
I Определение массового количества выбросов загрязняющих веществ и их максимальной концентрации в приземном слое атмосферы при работе предприятия
Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании твёрдого, жидкого, газообразного топлива в котлах при выбросе их в атмосферу
Задача 1.1
Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании твёрдого топлива в котле при выбросе их в атмосферу
Расход топлива в котле определяется его паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара и подаваемой в котёл питательной воды iп, iпв (кДж/кг), низшей теплотой сгорания топлива (кДж/кг) и коэффициентом полезного действия котла, %.
Для этого используется формула (6.1):
(кг/с) (6.1)
Низшая теплота сгорания топлива определяется по формуле (6.2):
, (кДж/кг), (6.2)
где - содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влажности в топливе в процентах.
Химический состав отдельных видов топлива приведён в таблице 6.1
Таблица 6.1 - Химический состав твёрдых топлив, приведённый на рабочую массу
Тип и месторождение топлива |
Содержание химического вещества, % | ||||||
| |||||||
Подмосковный бассейн бурый уголь |
2,7 |
28,7 |
2,2 |
0,6 |
8,6 |
25,2 |
32 |
Печорский бассейн каменный уголь |
0,8 |
59,6 |
3,8 |
1,3 |
5,4 |
23,6 |
7 |
Кузнецкий бассейн антрацит |
0,3 |
65,7 |
3,0 |
1,7 |
3,1 |
16,2 |
7 |
Донецкий бассейн каменный уголь антрацит |
4,0 |
50,6 |
3,7 |
1,1 |
8,0 |
19,6 |
13 |
1,8 |
71,7 |
1,4 |
0,8 |
1,4 |
16,9 |
6 | |
Торф кусковой фрезерный |
0,2 |
30,9 |
3,2 |
1,3 |
17,8 |
6,6 |
40 |
0,1 |
25,7 |
2,7 |
1,1 |
14,9 |
5,5 |
50 | |
Дрова |
- |
30,3 |
3,6 |
0,4 |
25,1 |
0,6 |
40 |
Для паровых котлов, работающих на предприятиях железнодорожного транспорта, энтальпию пара можно принимать iп = 2800 кДж/кг, а энтальпию питательной воды iпв = 300 кДж/кг.
Полученную по формуле 6.2 величину в кДж/кг для дальнейших расчётов следует перевести в размерность МДж/кг.
МДж/кг = 10-3кДж/кг
Суммарное количество твёрдых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами от котла, определяется по формуле (6.3):
, г/с (6.3)
где - расход топлива, г/с;
- зольность топлива на рабочую массу, %;
- доля золы, уносимой газами из котла (для бурого угля – 0,25; каменного – 0,2; антрацита – 0,35);
- доля золы, улавливаемой в пылеуловителе (эффективность работы пылеуловителя в долях);
- потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива в % (табл. 6.2);
- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
32,680 МДж/кг – теплота сгорания углерода.
При отсутствии пылеуловителей за котлом величина принимается равной - 0.
Первое слагаемое правой части формулы (6.3) представляет массовое количество летучей золы, а второе – массовое количество коксовых остатков, образующихся в топке, и также выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами.
Массовый выброс в атмосферу оксидов азота с дымовыми газами от котлов, оборудованных топками с неподвижной цепной решёткой с пневматическим забрасывателем, и от котлов, оборудованных шахтными топками с наклонной решёткой, в пересчёте на NO2 в (г/с) определяется по формуле (6.4):
, (г/с) (6.4)
где - расчётный расход топлива (кг/с) по формуле (6.1);
- низшая теплота сгорания топлива (МДж/кг), принимается по формуле (6.2) с пересчётом в (МДж/кг);
- удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твёрдого топлива (г/МДж).
Величина определяется по формуле (6.5):
, (6.5)
где - коэффициент избытка воздуха в топочной камере, которую можно принять=2,5;
- характеристика гранулометрического состава угля – остаток на сите при просеивании с размером ячеек 6 мм, %. Она принимается по сертификату на топливо. Для каменных углей принимается 80%, для бурого угля 70%, для торфа 30%, для дров 0%.
- тепловое напряжение зеркала горения топлива в слое, МВт/м2.
Величина определяется по формуле (6.6):
, (6.6)
где - зеркало горения (определяется по паспортным данным котельной установки), м2;
- фактическая тепловая мощность котла по введённому в топку теплу, определяемая по формуле (6.7):
(6.7)
При отсутствии данных по площади зеркала горения величинуможно принимать:
для бурого угля – 0,82 МВт/м2;
для каменного угля – 0,87 МВт/м2;
для антрацита – 0,97 МВт/м2;
для торфа – 1,3 МВт/м2;
для дров – 0,8 МВт/м2.
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решётку, на образование оксидов азота , определяемый по формуле (6.8):
, (6.8)
где - степень рециркуляции дымовых газов, % (можно принимать 1520%).
В связи с установленными раздельными ПДК на оксиды и диоксиды азота и с учётом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяются с учётом различия в молекулярной массе на составляющие по соотношениям (6.9) и (6.10):
(6.9)
(6.10)
Массовый выброс оксидов серы (SO2) с дымовыми газами от котла в атмосферу (г/с) определяется по формуле (6.11):
, г/с, (6.11)
где - расход топлива, г/с;
- содержание серы на рабочую массу, %;
- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;
- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе вместе с улавливанием твёрдых частиц.
Ориентировочные значения при сжигании различных видов твёрдого топлива составляют, таблица (6.1):
Таблица 6.1 – Значения коэффициента
Топливо | |
торф |
0,15 |
сланцы |
0,80,5 |
угли различных бассейнов |
0,10,2 |
Доля оксидов серы (), улавливаемых в сухих золоуловителях или при отсутствии золоуловителя принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях её можно принимать 2 – 3% или в долях (0,020,03).
Оценка величины массовых выбросов оксида углерода с дымовыми газами от котла (г/с) может быть выполнена по формуле (6.12) :
, (г/с) (6.12)
где - расход топлива, г/с;
- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, % (табл. 6.2);
- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, которая обусловлена наличием в продуктах неполного сгорания оксидов углерода. Она принимается для твёрдого топлива равной 1.
- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
- потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %;
и принимаются с зависимости от вида топлива и способа его сжигания в котлах (по табл. 6.2)
Определение концентрации вредных веществ в уходящих газах перед трубой (без очистки):
Мс – массовый выброс загрязняющего вещества, г/с;
VГ – объем удаляемых газов, м3/с (см. задача 1.4, таблица 1.4)
Таблица 6.2 - Значения коэффициентов химической и механической неполноты сгорания топлива (,)
Вид топки котла |
Топливо |
, % |
, % |
С неподвижной решёткой |
Бурые угли |
2,0 |
8,0 |
Каменные угли |
2,0 |
7,0 | |
Антрациты |
1,0 |
10,0 | |
С цепной решёткой |
Донецкий антрацит |
0,5 |
1013 |
Шахтно-цепные топки |
Торф кусковой |
1,0 |
2,0 |
Топки с пневмозабросом и решёткой прямого хода |
Кузнецкие угли |
0,51 |
53 |
Донецкие угли |
65 | ||
Бурые угли |
54 | ||
Топки с пневмозабросом и решёткой обратного хода |
Каменные угли |
0,51 |
53 |
Бурые угли |
64 | ||
Топки с пневмозабросом и неподвижной решёткой |
Антрацит |
0,51 |
1310 |
Бурые угли |
97 | ||
Каменные угли |
53 | ||
Шахтные топки с наклонной решёткой |
Дрова |
2 |
2 |
Дроблёные отходы | |||
Торф кусковой | |||
Топки скоростного горения |
Дрова, щепа, опилки |
1 |
42 |
Камерные топки с твёрдым шлакоудалением |
Каменные угли |
0,5 |
53 |
Бурые угли |
0,5 |
32 | |
Фрезерный торф |
0,5 |
32 |
Таблица 6.3 Варианты условий для решения задачи к курсовой работе
№ варианта |
Паропроизводительность котла D, т/ч |
Тип топлива и месторождение |
Тип топочной камеры |
КПД , % |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
10 |
Бурые угли Подмосковного бассейна |
слоевая топка с неподвижной решёткой |
80 |
2 |
20 |
слоевая топка с решёткой обратного хода |
85 | |
3 |
10 |
Бурые угли Подмосковного бассейна |
слоевая топка с решёткой прямого хода |
83 |
4 |
6,5 |
камерная топка с твёрдым шлакоудалением |
87 | |
5 |
20 |
Печорский бассейн. Каменный уголь |
слоевая топка с неподвижной решёткой |
80 |
6 |
6,5 |
слоевая топка с пневмозабросом и решёткой обратного хода |
85 | |
7 |
10,0 | |||
8 |
30 |
Печорский бассейн. Каменный уголь
|
камерные топки с твёрдым шлакоудалением |
87 |
9 |
6,5 |
Кузнецкий бассейн Антрацит |
топка слоевая с пневмозабросом и неподвижной решеткой |
83 |
10 |
10 | |||
11 |
30 |
слоевая топка с неподвижной решёткой |
81 | |
12 |
25 | |||
13 |
6,5 |
Донецкий бассейн Каменный уголь |
слоевая топка с пневмозабросом и решёткой прямого хода |
84 |
14 |
10,0 |
Продолжение таблицы 6.3
-
1
2
3
4
5
15
10,0
Антрацит
слоевая топка с цепной решёткой
84
16
30
Торф кусковой
камерные топки с твёрдым шлакоудалением
85
17
6,5
Торф фрезерный
каперные топки с твёрдым шлакоудалением
87
Задача 1.2
Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании жидкого топлива в котле при выбросе их в атмосферу
Расход топлива в котле определяется его паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара и подаваемой в котёл питательной воды iп, iпв (кДж/кг), низшей теплотой сгорания топлива (кДж/кг) и коэффициентом полезного действия котла, %.
Для определения расхода топлива используется формула (7.1):
(кг/с) (7.1)
Низшая теплота сгорания топлива определяется формулой (7.2):
, (кДж/кг), (7.2)
где - содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влажности в топливе в процентах согласно химическому составу топлива, приведённому в таблице 7.1.
Для паровых котлов, работающих на предприятиях железнодорожного транспорта, энтальпию пара можно принимать iп = 2800 кДж/кг, а энтальпию питательной воды
iпв = 300 кДж/кг.
Таблица 7.1- Химический состав жидкого топлива, приведённый на рабочую массу
Тип жидкого топлива |
Содержание химических веществ, % | ||||||
|
|
|
| ||||
Мазут малосернистый |
0,5 |
85,3 |
10,2 |
0,3 |
0,4 |
0,3 |
3 |
Мазут высокосернистый |
2,9 |
83,4 |
10,0 |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
3 |
Для дальнейших расчётов полученную величину по формуле (7.1) в кДж/кг следует перевести в размерность МДж/кг.
МДж/кг = 10-3кДж/кг
Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчёте на NO2 (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле (7.3):
, г/с (7.3)
где Вк (кг/с) – расчётный расход топлива, определённый по формуле (7.1);
(МДж/кг) – низшая теплота сгорания топлива;
(г/МДж) – удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута.
Для паровых котлов применяется формула (7.4):, (7.4)
где D – паропроизводительность котла, т/ч.
- безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения. Он определяется по формуле (7.5):
(7.5)
При подаче холодного воздуха =1.
При подаче нагретого до 130150° воздуха1,2.
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота при сжигании мазута. Для котлов малой мощности =1,11.
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота.
При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом, определяемым соотношением (7.6):
, (7.6)
где - степень рециркуляции дымовых газов, %.
При отсутствии рециркуляции дымовых газов = 0.
- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатую подачу воздуха в топочную камеру определяемый соотношением (7.7):
, (7.7)
где - доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела, в процентах от общего количества воздуха.
При одноступенчатом подводе воздуха = 0 и= 0.
В связи с установленными раздельными ПДК для NO2 и NO и с учётом трансформации оксида азота в атмосфере суммарные выбросы оксидов азота разделяются с учётом различия в молекулярной массе на составляющие:
Суммарное количество оксидов серы (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле (7.7):
, г/с, (7.7)
где - расход топлива, г/с;
- содержание серы на рабочую массу, %;
- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле. При сжигании мазута = 0,02;
- доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе. При использовании сухих золоуловителей или при их отсутствии = 0. При использовании мокрых золоуловителей0,020,03.
Суммарное количество выбросов СО (г/с) с дымовыми газами определяется по формуле (7.8):
, г/с (7.8)
где - расход топлива, г/с;
- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;
- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты в результате химической неполноты сгорания топлива. При
сжигании мазута он принимается равным =0,65;- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
- потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %. Для мазутов принимается = 0,1%.
Суммарное количество мазутной золы (г/с) с учётом того, что она представляет сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов, расчётным путём определяют в пересчёте на ванадий, так как по содержанию, которого в золе установлен санитарно-гигиенический норматив (ПДК).
Количество мазутной золы в пересчёте на ванадий (г/с), поступающей в атмосферу с дымовыми газами при сжигании мазута, определяется по формуле (7.9):
, (7.9)
где - количество ванадия в 1 т мазута (г/т)
При отсутствии данных химического анализа топлива его можно рассчитать по приближённой формуле (7.10):
, (г/т) (7.10)
где - содержание золы в мазуте на рабочую массу в %.
- расход топлива в котле. При определении выбросов в (г/с) согласно формулы (7.9) принимается в (т/ч).
- доля ванадия, осевшего с твёрдыми частицами на
поверхности нагрева мазутных котлов.
Для котлов малой производительности = 0,05.
- степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках в долях.
При использовании для очистки от мазутной золы батарейных циклонов (в пересчёте на ванадий) определяем по формуле (7.11):
, (7.11)
где 0,076 и 2,32 – эмпирические коэффициенты
1,85 – эмпирический показатель степени.
- общая эффективность улавливания твёрдых частиц, образующихся при сжигании мазута в котлах, %.
Зависимость (7.11) действительна при выполнении условия
65% << 85%.
Определение концентрации вредных веществ в уходящих газах перед трубой (без очистки):
Мс – массовый выброс загрязняющего вещества, г/с;
VГ – объем удаляемых газов, м3/с (см. задача 1.4, таблица 1.4)
Таблица 7.2 - Варианты условий для решения задачи к курсовой работе
№ варианта |
Тип топлива |
Паропроизводительность котла D, т/ч |
Коэффициент полезного действия котла , % |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
малосернистый мазут |
8 |
80 |
2 |
40 |
82 | |
3 |
20 |
80 | |
4 |
10 |
83 | |
5 |
20 |
85 | |
6 |
30 |
83 | |
7 |
высокосернистый мазут
|
40 |
83 |
8 |
6,5 |
78 | |
9 |
10 |
86 | |
10 |
20 |
85 | |
11 |
25 |
85 | |
12 |
30 |
81 | |
13 |
6,5 |
78 | |
14 |
10 |
85 | |
15 |
20 |
80 | |
16 |
25 |
80 | |
17 |
30 |
85 |
Задача 1.3
Определение массового количества загрязняющих веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании газообразного топлива в котельной, и выбрасываемых в атмосферу
Расход топлива в котле определяется его паропроизводительностью D (т/час), энтальпиями пара iп (кДж/кг) и подаваемой в котёл питательной воды iпв (кДж/кг), а также коэффициентом полезного действия котла , %.
Для этого используется формула (8.1):
(кг/с) или (нм3/с) (8.1)
Для паровых котлов малой паропроизводительности, работающих в основном для целей теплоснабжения, что характерно для предприятий железнодорожного транспорта, энтальпии пара и питательной воды при решении задачи можно принять iп = 2800 кДж/кг, iпв = 300 кДж/кг.
(кДж/кг или кДж/нм3) – низшая теплота сгорания топлива, приведённая на единицу массы или объёма газа.
Химический состав газообразного топлива и его низшая теплота сгорания приведены в таблицах 8.1 и 8.2. Пересчёт низшей теплоты сгорания топлива с единицы массы на единицу объёма при нормальных условиях проводится по формуле (8.2):
, (8.2)
где - плотность газообразного топлива (кг/нм3).
Массовый выброс оксидов азота (г/с) с дымовыми газами при сжигании газообразного топлива определяется уравнением (8.3):
, (8.3)
где - расчётный расход топлива (кг/с) или (нм3/с);
- низшая теплота сгорания топлива, принимаемая соответственно для единицы массы или объёма газа (МДж/кг) или (МДж/нм3);
- удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж.
Для паровых котлов коэффициент определяется соотношением (8.4):
, (8.4)
где - производительность котла, т/ч.
- безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки. Для дутьевых горелок напорного типа, т.е. при наличии дутьевого вентилятора =1,0.
Для горелок инжекционного типа =1,6.
Для горелок двухступенчатого сжигания =0,7.
- безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения, определяемый по формуле (8.5):
, (8.5)
где - температура горячего воздуха.
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота.
Его можно принять =1,225.
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота. При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом применяется формула (8.6):
, (8.6)
где - степень рециркуляции дымовых газов, %. При отсутствии рециркуляции=0.
- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру, определяемый соотношением (8.7):
, (8.7)
где - доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества воздуха).
Суммарное количество оксидов серы (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами определяется по формуле (8.8):
, (8.8)
где - расход газообразного топлива на котёл, г/с;
- содержание серы в топливе на рабочую массу, %.
Так как в газообразном топливе сера представлена в виде сероводорода , то содержание серы определяется по формуле (8.9):
(8.9)
Суммарное количество оксидов углерода (г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле (8.10):
, (8.10)
где - расход газа на сжигание в котле, г/с; (нм3/с)
- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %. Для природного газа =0,2%, для искусственного газа=1%.
- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается для газообразного топлива = 0,5.
- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; (МДж/нм3)
- потери теплоты от механической неполноты сгорания; для газообразного топлива .
Таблица 8.1 – Характеристика природного газа (состав в % по объему)
СН4 |
С2Н6 |
С3Нg |
C4Н10 |
C5Н12 |
Н2S |
СО2 |
N2 |
МДж/кг |
76,7 |
4,5 |
1,7 |
0,8 |
0,8 |
1,0 |
0,2 |
14,5 |
34 |
Таблица 8.2- Характеристика искусственных газов (состав в % по объему)
Генераторный подмосковный
Н2 |
СН4 |
С2Н6 |
CmНn |
Н2S |
СО |
СО2 |
N2 |
О2 |
МДж/кг |
14 |
2,2 |
- |
0,3 |
1,2 |
25 |
6,5 |
50,6 |
0,2 |
5,910 |
Коксовый доменный
Н2 |
СН4 |
С2Н6 |
CmНn |
Н2S |
СО |
СО2 |
N2 |
О2 |
МДж/кг |
2,7 |
0,3 |
- |
- |
0,3 |
28 |
10,2 |
58,5 |
- |
4,010 |
Газ пиролиза
Н2 |
СН4 |
С2Н6 |
CmНn |
Н2S |
СО |
СО2 |
N2 |
О2 |
МДж/кг |
14 |
41,0 |
12,0 |
31,0 |
- |
0,8 |
0,5 |
0,2 |
- |
47,400 |
Древесноугольный доменный
Н2 |
СН4 |
С2Н6 |
CmНn |
Н2S |
СО |
СО2 |
N2 |
О2 |
МДж/кг |
8,0 |
1,6 |
- |
- |
- |
27 |
12,0 |
51,4 |
- |
4,840 |
Таблица 8.3 - Варианты условий для решения задач для курсовой
№ |
Тип газообраз- ного топлива |
Паропроиз води- тельность котла D т/час |
КПД кот- ла |
Тип горелки |
температура воздуха перед горелкой |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Природный газ |
6,5 |
85 |
Напорная |
30 |
2 |
Природный газ |
10 |
70 | ||
3 |
Природный газ |
20 |
Инжекционная |
30 | |
4 |
Природный газ |
30 |
70 | ||
5 |
Генераторный подмосковный |
4 |
Напорная |
70 | |
6 |
Генераторный подмосковный |
2,5 |
|
Напорная |
70 |
7 |
Коксовый доменный |
2,5 |
83 |
Инжекционная |
30 |
8 |
Газ пиролиза |
10 |
30 | ||
9 |
Древесноугольный доменный |
5 |
Напорная |
70 | |
10 |
Генераторный подмосковный |
4 |
Двухступенчат. сжигание
|
70 | |
11 |
Природный газ |
30 |
87 |
Напорная
|
30 |
12 |
Газ пиролиза |
10 |
70 | ||
13 |
Природный газ |
20 |
85 |
30 | |
14 |
Природный газ |
10 |
70 | ||
15 |
Природный газ |
30 |
Инжекционная |
30 | |
16 |
Коксовый доменный |
4 |
70 | ||
17 |
Природный газ |
25 |
Напорная |
70 |
Задача 1.4
Определение величины максимальной концентрации загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы при выбросе дымовых газов из трубы котельной при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлив
С учетом фоновой концентрации загрязняющего вещества в районе расположения источника выброса определить суммарную концентрацию и сравнить её с величиной максимально-разовой предельно-допустимой концентрацией (ПДКмр) данного загрязняющего вещества.
Для решения рассматриваемой задачи необходимо использовать следующие условия выброса дымовых газов:
тип выбрасываемого загрязняющего вещества, i ;
Мi – масса i-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами, г/с;
V -объем выбрасываемых из трубы дымовых газов, м3/с ;
H – высота дымовой трубы, м;
D – диаметр трубы в устье, м;
t - разность температуры газа и окружающей среды,0С;
- значение коэффициента, учитывающего влияние рельефа местности;
ПДК – максимально – разовая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3;
Сф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в атмосфере, мг/м3.
Максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества в результате выбросов дымовых газов при неблагоприятных метеорологических условиях на расстояниях Lmax от источника определяется по формуле (1.1):
(1.1)
Где: А – коэффициент, зависящий от условий вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере (табл. 1.1.);
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере и зависящий от размера частицы, плотности вещества и влажности воздуха (табл. 1.2.);
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности.
Для ровной или слабо пересеченной местности = 1.
Для всех варинтов курсовой работы принимаем:
ровную местность = 1.
Для неровной местности используется формула (1.2):
, (1.2)
где Z – поправочный коэффициент, определяемый по табл. 1.3. в зависимости от форм рельефа и безразмерных величин n1=H/h0 и n2=а0/h0;
H – высота источника выброса,
h0 – высота (глубина) препятствия на местности;
а0 – полуширина препятствия (холм, ложбина),
- параметр, зависящий от отношения х0/а0 (рис.1.1),
х0 – расстояние от источника до середины препятствия.
m, n –коэффициенты, учитывающие скорость выброса газа в атмосферу, его температуру и конструктивные размеры трубы.
Таблица 1.1 - Зависимость коэффициента А от широты
Территория России |
Значение коэф-та А |
Центр Европейской территории России |
140 |
Север и Северо-Запад, Среднее Поволжье, Урал севернее 520 с. Ш. |
160 |
Европейская часть России и Урал от 520 до 500 с.ш. |
180 |
Европейская часть России южнее 500 с.ш. Сибирь, Дальний Восток |
200 |
Таблица 1.2- Значения коэффициента осаждения аэрозольных частиц
Характеристика выбросов вредных веществ |
Коэффициент F |
Газообразные, вредные выбросы, мелкодисперсные аэрозоли, скорость оседания которых близка к нулю |
1,0 |
Жидкие аэрозоли или выбросы с содержанием водяных паров |
3,0 |
рис. 1.1.
Определение коэффициента в формуле 1.2, учитывающего рельеф местности
Таблица 1.3 - Значение поправочного коэффициента Z в формуле (1.2)
n1 |
Ложбина (впадина) |
Холм (гряда, здания) | ||||||
n2 |
n2 | |||||||
4-5 |
6-9 |
10-15 |
16-20 |
4-5 |
6-9 |
10-15 |
16-20 | |
0.5 |
4.0 |
2.0 |
1.6 |
1.3 |
3.0 |
1.5 |
1.4 |
1.2 |
0.6-1 |
3.0 |
1.6 |
1.5 |
1.2 |
2.2 |
1.4 |
1.3 |
1.1 |
1.1-2.9 |
1.8 |
1.5 |
1.4 |
1.1 |
1.4 |
1.3 |
1.2 |
1.0 |
3-5 |
1.4 |
1.3 |
1.2 |
1.0 |
1.2 |
1.2 |
1.1 |
1.0 |
5 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
Для определения коэффициентов m и n в формуле (1.1) предварительно определяется скорость выхода газа из трубы по формуле (1.3):
м/с, (1.3)
Далее рассчитывают промежуточные параметры по формулам (1.4) и (1.5):
(1.4)
(1.5)
По найденным величинам промежуточных параметров определяются значения коэффициентов m и n (1.6) и (1.7):
(1.6)
(1.7)
Определив максимальную величину концентрации вредного выброса на расстоянии Lmax от источника, находят суммарную концентрацию загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы с учетом фоновой концентрации по формуле (1.8):
(1.8)
Найденная величина суммарной концентрации по каждому загрязняющему веществу сравнивается с соответствующим значением ПДКмрi (максимально-разовая).
Примечания к задаче:
Значения максимально-разового ПДКмр принять согласно нормативам
NO2 = 0,2 мг/м3
SO2 = 0,5 мг/м3
Зола = 0,5 мг/м3
Источник выброса дымовых газов расположен на ровной местности = 1
Коэффициент А в формуле 3.1 принять равным 140
Значения фоновой концентрации принять для всех вариантов
NO2 = 0,01 мг/м3
SO2 = 0,01 мг/м3
Зола = 0,5 мг/м3
Таблица 1.4 - Варианты условий для решения задачи к курсовой работе
№ |
в-во |
М г/с |
V м3/с |
Н м |
Д м |
t 0С |
тип мест- ности |
ПДКмр мг/м3 |
Сф мг/м3 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
Твердое Зола |
|
7 |
45 |
0,9 |
100 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
2 |
Твердое Зола |
|
10 |
20 |
0,7 |
120 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
3 |
Твердое Зола |
|
12 |
40 |
0,8 |
110 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
4 |
Твердое Зола |
|
10 |
30 |
0,8 |
100 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
5 |
Твердое Зола |
|
13 |
35 |
0,8 |
100 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
6 |
Твердое Зола |
|
9 |
20 |
0,7 |
110 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
7 |
Твердое Зола |
|
8 |
43 |
1,0 |
130 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
8 |
Твердое Зола |
|
10 |
30 |
0,9 |
120 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
9 |
Твердое Зола |
|
7 |
35 |
0,8 |
125 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
10 |
Твердое Зола |
|
11 |
25 |
0,7 |
130 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
11 |
Твердое Зола |
|
8 |
40 |
1,0 |
115 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
12 |
Твердое Зола |
|
12 |
50 |
1,0 |
110 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
13 |
Твердое Зола |
|
15 |
20 |
0,7 |
100 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
14 |
Твердое Зола |
|
10 |
30 |
0,8 |
120 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
15 |
Твердое Зола |
|
10 |
40 |
0,9 |
130 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
16 |
Твердое Зола |
|
9 |
45 |
0,9 |
130 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
| ||||||
17 |
Твердое Зола |
|
11 |
35 |
0,9 |
125 |
Ровная
|
|
|
Жидкое SO2 |
|
|
| ||||||
Газообразное NO |
|
|
|
Определение массового количества загрязняющих атмосферу веществ, выбрасываемых с вентиляционным воздухом из цехов: окрасочного, сварочного, механического, деревообработки
Задача 2.1
Определение массового количества загрязняющих атмосферу веществ, выбрасываемых с вентиляционным воздухом из окрасочного помещения и сушильной камеры цеха по ремонту подвижного состава
При проведении окрасочных работ часть краски, не попадая на поверхность окрашиваемой детали, теряется в окружающую среду. Величина этой потери зависит от способа окраски изделий. Так, например, при пневматическом распылении краски в атмосферу поступает до 30% аэрозоля (= 0,3). При ручной окраске кистью величина потерь составляет=0,025, при использовании пневмоэлектрического способа окраски потери составляют=0,035 и при использовании ручного электростатического окрашивания=0,003.
Таким образом, эта доля краски и растворителя в виде аэрозоля сразу же поступает в атмосферу и оседает в помещении окраски или же на стенках вытяжного вентиляционного канала, откуда и происходит её испарение в атмосферу. Краска вместе с растворителем, нанесённая на поверхность изделия, также испаряется в атмосферу. В конечном итоге, на поверхностях окрашенных деталей, а также на тех поверхностях, на которых оседает потерянная краска, остаётся сухой остаток , величина которого зависит от типа краски. Так, например, для эмали МЛ12 доля сухого остатка составляет= 34%.
Поэтому из общей массы краски, используемой на производство, большая её часть выбрасывается в виде аэрозолей в атмосферу, а растворитель поступает в атмосферу практически полностью.
Учитывая, что процесс окрашивания изделий протекает в две стадии (непосредственно окрашивание и сушка), то и поступление загрязняющих веществ в атмосферу рекомендуется определять для каждой стадии отдельно. Это требование необходимо выполнять, в первую очередь, для таких условий, когда окраска изделий происходит в помещении или на улице, а сушка – в специальной сушильной камере. Удаление загрязняющих веществ в атмосферу при этом осуществляется различными вентиляционными системами.
Для определения валового выделения в атмосферу i-го летучего компонента, содержащегося в краске или j-го компонента в растворителе, на этапе окраски изделия используется следующая формула (10.1):
(10.1)
Валовое выделение в атмосферу i-го летучего компонента, содержащегося в краске и j-го компонента в растворителе, на этапе сушки изделия определяется по формуле (10.2):
, (10.2)
где ,- долиi-го компонента в летучей части краски и растворителя, %;
, - количество краски и растворителя, израсходованного за рассматриваемый период (г/с; г/ч; т/месяц; т/год);
- доля сухого остатка в краске, %;
, - доли краски и растворителя, выделенные в атмосферу в процессах окраски и сушки изделий (табл. 10.1);
, - долиi-го компонента в летучей краске и j-го компонента в растворителе в процентах (табл. 10.2).
Если в краске и в растворителе содержатся летучие компоненты (i-й и j-й), не содержащиеся одновременно в краске и растворителе, то в формулах (10.1) и (10.2) один из членов правой части равен нулю.
Летучая часть краски МЛ12 содержит:
- бутиловый спирт
- уайт-спирит ;
Летучая часть растворителя №649 содержит:
- ксилол
- этилцеллозольва
- изобутиловый спирт
Таблица 10.1- Долевые части летучих компонент краски и растворителя, выделяющихся в атмосферу в процессах окраски и сушки изделий
Способ окраски изделий |
% |
% |
Пневматическое распыление |
25 |
75 |
Безвоздушное нанесение краски |
23 |
77 |
Пневмоэлектростатическое окрашивание |
20 |
80 |
Электростатическое окрашивание |
50 |
50 |
Таблица 10.2- Процентное содержание летучих составляющих краски и растворителя, используемых при окраске
Тип краски |
Летучая часть краски i |
, % |
Тип растворителя |
Летучая часть растворителя j |
, % |
МЛ 12 |
Бутило- вый спирт |
10 |
№ 649 |
ксилол |
50 |
этилцеллозольва |
30 | ||||
уайт-спирит |
90 |
изобутиловый спирт |
20 |
Максимально-разовое выделение в (г/с) загрязняющего вещества в атмосферу определяется для наиболее напряжённого времени работы участка окраски или сушильной камеры, когда расходуется наибольшее количество окрасочного материала. Для этого используется формула (10.3):
, г/с. (10.3)
где - валовое выделениеi-го или j-го компонента краски или растворителя за месяц наиболее напряжённой работы (т/месяц); (бутиловый спирт, уайт-спирит, ксилол, этилцеллозольва, изобутиловый спирт)
- число рабочих дней за месяц;
- число часов работы за день окрасочной или сушильной камер (участков)
Таблица 10.3- Варианты условий для решения задачи к курсовой работе
№ варианта |
Лакокрасочный материал |
Расход за год и месяц напряжённой работы (т/год / т/мес) |
Способ окраски |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Эмаль МЛ12 Растворитель 649 |
эмаль 28/3,9 растворит 10/1,5 |
Пневматическое распыление |
2 |
10/1,2 4/0,6 | ||
3 |
12/1,5 4,8/0,6 | ||
4 |
14/1,8 6,0/0,8 | ||
5 |
16/2,0 6,5/0,9 | ||
6 |
18/2,5 7/0,9 | ||
7 |
20/3,0 8/1,0 | ||
8 |
Эмаль МЛ12 Растворитель 649 |
8/0,9 3/0,4 |
Пневмоэлектрос-татическое окрашивание |
9 |
10/1,2 4/0,6 | ||
10 |
12/1,5 4,8/0,6 | ||
11 |
14/1,8 6,0/0,8 | ||
12 |
16/2,0 6,5/0,9 | ||
13 |
18/2,5 7/0,9 | ||
14 |
20/3,0 8/1,0 | ||
15 |
Эмаль МЛ12 Растворитель 649 |
16/2,0 6,5/0,9 |
Пневматическое распыление |
16 |
18/2,5 7/0,9 | ||
17 |
20/3,0 8/1,0 |