УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра химии ОТЧЕТ по учебно-исследовательской работе на тему: ВЫБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ РАБОТЕ КОТЕЛЬНЫХ Вариант № Студент: Группа: Преподаватель: Смирнов Сергей Владимирович ЕКАТЕРИНБУРГ 2014 ВВЕДЕНИЕ Теплоэнергетические предприятия вызывают комплексные изменения в окружающей среде, так как являются источниками чуждых природе химических соединений, шума, вибрации, избыточной теплоты и электромагнитных полей. Получение пара осуществляются очень широко на средних и мелких предприятиях, действующих достаточно автономно. В данной работе проведен расчет выбросов загрязняющих веществ от теплоэнергетических агрегатов котельной. Исходные данные для расчета: Показатель Марка котла Паропроизводительность, т/час Число дней работы в год Высота трубы Н, м Диаметр трубы D, м Расход выбрасываемых газов V, м3/с Температура выбрасываемых газов T, оС Топливо Расход топлива за год, тыс. т или тыс. м3 Расход топлива в самый холодный месяц, т или м3 Массовая доля серы в топливе, % Зольность, % Котел 1 Котел 2 Методика расчёта и основные расчетные формулы: Валовый выброс твердых частиц в дымовых газах (GТ, т/год) определяется по формуле: GT = æ qT h ö÷ ×m ×x ×çç1, ÷ çè 100 ÷ ø 100 где qТ — зольность топлива, %; т — масса израсходованного за год топлива, т/год; ξ — безразмерный коэффициент, учитывающий долю золы в уносе5; η — эффективность золоуловителей, %. Максимально разовый выброс твердых частиц (MТ, г/с) определяется по расходу топлива в самый холодный месяц года (т’, т/мес.) и количеству рабочих дней котельной в этом месяце (п): æ qT h ö 106 ÷ ç MT = ×m¢×x ×ç1 ÷ ÷×n ×24 ×3600 . çè 100 ø 100 5 Коэффициент ξ зависит от типа топки и вида топлива. 2 Расчет валового выброса оксида углерода (GСО, т/год) производится по формуле: æ q ö -3 GCO = CCO ×m ×çç1- 1 ÷ ÷ ÷×10 , çè 100 ø где q1 — потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %; ССО — выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т или кг/тыс.м3, зависящий от потерь теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива (q2, %), безразмерного коэффициента, учитывающего долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива (R) и низшей теплоты сгорания натурального топлива (Qi, МДж/кг): CCO q2 R Qi . 100 Максимально разовый выброс оксида углерода (МСО, г/с) определяется по расходу топлива (т’, т/мес. или тыс.м3/мес.) и количеству рабочих дней котельной в самом холодном месяце года (п): æ q1 ö÷ 10- 3 ç ¢ M CO = CCO ×m ×ç1 ÷×n ×24 ×3600 . çè 100 ø÷ Расчет валового выброса оксидов азота (GАЗ, т/год) производится по формуле: GАЗ = m ×Qi ×K АЗ ×(1- b )×10- 3 , где КАЗ — параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на один ГДж тепла, кг/ГДж; β — безразмерный коэффициент, определяющий степень снижения выбросов оксидов азота в результате применения передовых технических решений. Максимальный разовый выброс оксидов азота (МАЗ, г/с) определяется аналогично выбросу оксида углерода(II): 103 ¢ . M АЗ = m ×Qi ×K АЗ ×(1- b )× n ×24 ×3600 Расчет валового выброса оксида серы(IV) (GS, т/год) ведется только для твердого и жидкого топлив: S GS = 0,02 ×m × r ×(1 - hS¢)×(1- hS¢¢), 100 где Sr — массовая доля серы, %; S — доля оксидов серы, связываемых золой6, а S — доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе7. Для Эстонских или С-Петербургских сланцев принимается равной 0,8; для остальных сланцев — 0,5; для углей Канско-Ачинского бассейна — 0,2; для Березовских углей — 0,5; для Экибазстузских — 0,02; для прочих углей — 0,1; для мазута — 0,2. 3 6 Максимально разовый выброс оксида серы(IV) (МS, г/с) определяется аналогично оксиду углерода(II): Sr 106 . M S = 0,02 ×m¢× ×(1- hS¢)×(1- hS¢¢)× 100 n ×24 ×3600 Расчет выбросов в атмосферу оксидов ванадия (V) производится только при использовании жидкого топлива, в частности, мазута. Алгоритм расчета валового и максимального разового выбросов аналогичен рассмотренным выше. Заданием этот расчет не предусмотрен. Максимальная приземная концентрация вредных веществ в приземном слое сМ (мг/м3) в выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях и опасной скорости ветра равна cM A M i F mi . H i2 3 V i T i Здесь А – климатологический параметр; Мi – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с; F – параметр, характеризующий оседание примесей; Нi – высота трубы источника выброса вредных веществ в атмосферу, м; Vi – объем газовоздушной смеси, выбрасываемый в атмосферу в единицу времени, м3/с; ΔTi=Ti-T0 – разность между температурами выбрасываемой газовоздушной смеси Ti и температурой воздуха T0. Для Уральского региона климатологический параметр А имеет значение 160, а средняя температура атмосферного воздуха в зимний период Т0 по данным метеорологических наблюдений равна -15,30С. Параметр F, характеризующий оседание примесей для газообразных веществ равен единице, а для сажи принимается равным 3. Коэффициент mi, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника загрязнения, рассчитывается по формуле: mi 1 ; 0.67 0.1 f i 0.34 3 f i f i 103 wi wi2 Di ; H i2 T i 4 V i , Di2 где wi — средняя скорость газовоздушной смеси на выходе из устья (отверстия) трубы, м/с; Di — диаметр отверстия трубы, м. 7 Для сухих золоуловителей принимается равной нулю. 4 Максимальная приземная концентрация вредного вещества в выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым отверстием при неблагоприятных метеорологических условиях и средней для данной совокупности источников опасной скорости ветра cMu i (мг/м3) равна cMu i ri cM ; u 1 , где uMC — опасная скорость ветра, м/с, то Если MC uM i 2 u u ri 0.67 MC 1.67 MC uM uM i i иначе, если uMC ri u 2 MC uM i 3 , 1 , то uM i 3 1.34 uMC uM i uMC uM i 2 uMC 2 u Mi . Средняя для рассматриваемой совокупности n-источников опасная скорость ветра рассчитывается по формуле: n uMC uM i 1 i cM i . n cM i 1 i При расчетах принимают следующие значения: uM i 0.5 при условии, что vM i 0.5 ; uM i vM i при условии, что 0.5 vM i 2 ; uM i vM i 1 0.12 f i при условии, что vM i 2 , где vM i 0.65 3 V i T . Hi Суммарная концентрация cMu (мг/м3) примеси при неблагоприятных условиях и средней для данной совокупности источников опасной скорости ветра равна n cMu cMu i . i 1 5 Расстояние от одиночного источника выброса хМ (м), на котором при опасной скорости ветра достигается максимальная приземная концентрация вредных веществ, оценивается величиной x M 20 H , где Н — высота трубы. Расстояние от источника выброса, на котором при средней для данной совокупности источников опасной скорости ветра приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения, равно x Mu i pi x M . При расчетах принимается, что если 0.25 u pi 8.43 1 MC uM i иначе, если pi 0.32 uMC 5 1, uM 1, то uMC 0.68 . uM i РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ И ВЫВОДЫ: 6 uMC uM 1 ,то