Расчет массы загрязняющих веществ в выбросах котельных установок

Расчет проводится в соответствии с «Методическими указаниями по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч».

При расчете используются расходы топлива: годовой - тыс. м³/год (газообразное топливо), т/год - (жидкое и твердое топливо) и секундный – 10^-3м³/с (газообразное топливо) и кг/с - жидкое и твердое топливо.

Масса выбросов оксида углеродаМ_СО,т/год, (г/с), рассчитывается по формуле

,

где В - расход топлива, тыс. м³/год, т/год, м³/с, г/с;

Q_Н^Р - низшая теплота сгорания топлива, МДж/м³, МДж/кг;

q₄ - потери теплоты от механической неполноты сгорания, %;

К_CO- коэффициент, характеризующий выброс оксида углерода, на 1 ГДж теплоты, кг/ ГДж, рассчитывается по формуле

,

где q₃ - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания, %;

R - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты от механической неполноты сгорания, обусловленную наличием в продуктах сгорания оксида углерода. Принимаем для твердых топлив R = 1,0; мазута R = 0,65; природного газа R = 0,5.

При отсутствии эксплуатационных данных значения q₃= , q₄=^[3]

Масса выбросов диоксида азота (в пересчете на NO₂), , т/год, г/с, определяется по формуле

,

где В - расход топлива, тыс. м³/год, т/год, м³/с, кг/с;

Q_Н^Р - теплота сгорания топлива, МДж/м³, МДж/кг;

- параметр, характеризующий массу оксидов азота, образующихся на 1 ГДж теплоты, кг/ГДж;

b - коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов в результате применения технических решений.

Значение определяется в зависимости от номинальной нагрузки котлоагрегатов и вида топлива:

для каменного угля – 0,22;

для бурого угля – 0,20;

для мазута – 0,18.

Расчет массы диоксида серы в пересчете на SO₂, т/год, г/с, выбрасываемых в атмосферу вместе с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени, выполняется по формуле

,

где В - расход, т/год, г/с (твердого и жидкого топлива); тыс.м³/год, м³/с, (газообразного топлива);

S_г - содержание серы в топливе на рабочую массу, %, (для газообразного топлива в кг/100м³);

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива; принимается при сжигании сланцев эстонских и ленинградских равной 0,8; остальных сланцев - 0,5; для углей Канско-Ачинского бассейна - 0,2 (для березовских - 0,5); для торфа - 0,15; экибастузских углей - 0,02; прочих углей - 0,1; мазута - 0,02; газа - 0;

- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе, принимается равной нулю для сухих золоуловителей; для мокрых - в зависимости от щелочности орошающей воды.

При наличии в топливе сероводорода Н₂S расчет выбросов дополнительного количества оксидов серы в пересчете на SO₂ ведется по формуле

,

где [Н₂S] - содержание сероводорода в топливе, %.

Выброс бенз(а)пирена, поступающего в атмосферу с дымовыми газами М_БП, т/год (г/с), рассчитывается по уравнению

,

где С_БП – массовая концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха α₀ = 1,4 и нормальных условиях (Т= 273 К, Р = 101,3 кПа), мг/нм³(мг/м³);

V_СГ– объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании (при α₀ = 1,4) 1кг (1 нм³) топлива, нм³/кг (нм³/нм³), V_СГ = 12,292 нм³/кг топлива;

К_П– коэффициент перерасчета; (при определении выбросов в г/с, К_П = 0,278 ^.10^-3, при определении выбросов в т/год К_П = 10^-6)

Концентрация бенз(а)пирена С_БП, мг/м³, приведенная к избытку воздуха, определяется по формуле

,

где α_Т^//– коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки, α_Т^// = 1.

Концентрация бенз(а)пирена, С_БП^’, мг/нм³, в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны промтеплоэнергетических котлов малой мощности, определяется по формуле

,

где К_Д - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания, который рассчитывается по формуле

,

где Д_ОТН - относительная нагрузка котла, определяется по формуле

,

где Д_Н– номинальная нагрузка котла, Д_Н= 1 кг/с;

Д_Ф – фактическая нагрузка котла, Д_Ф = 0,8 кг/с;

К_Р– коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания. Степень рециркуляции дымовых газов принимают равной 0 %, тогда К_Р= 1;

К_СТ - коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания, определяется по формуле

,

где К_СТ’ – доля воздуха подаваемая помимо горелок (над ними), К_СТ’ = 0.

q_V – теплонапряжение топочного объема, кВт/м³; определяется по формуле

,

где В_Р– расчетный расход топлива на номинальной нагрузке, кг/с (м³/с);

- низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг (МДж/м³);

V_T – объем топочной камеры, м³ (берется из технических документов на котел), V_T=1 м³.

Расчетный расход топлива на номинальной нагрузке

,

где В – фактический расход топлива на номинальной нагрузке, кг/с (м³/с);

q₄ – потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Валовый выброс мазутной золы в пересчете на ванадий при сжигании мазутаМ_v, т/год, определяется по формуле:

,

где Q_v - количество ванадия, содержащегося в 1 тонне мазута, г/т определяется по формуле

,

g_з – содержание золы в мазуте, %;

В – расход топлива за год, т;

h –степень очистки, в долях единицы (принимается по паспортным данным очистного устройства).

Максимально разовый выброс мазутной золыG_v, г/с, в пересчете на ванадий определяется по формуле

,

Расчет выбросов твердых частиц летучей золы и не догоревшего топлива (т/год, г/с), выделяемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени при сжигании твердого топлива и мазута, выполняется по формуле

,

где В – расход топлива, т/год (г/с);

А_р – зольность топлива на рабочую массу, %;

h₃ – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях;

f – коэффициент, определяется по формуле

,

где а_ун– доля золы топлива в уносе, %;

Г_ун– содержание горючих в уносе, %.

Значения А_р, Г_ун, а_ун, h₃ принимаются по фактическим средним показателям; при отсутствии этих данных А_р определяется по характеристикам сжигаемого топлива, h₃ – по техническим данным применяемых золоуловителей, а f – по таблице.

Таблица

Значение коэффициента f в зависимости от типа топлива

Тип топки	Вид топлива	f
С неподвижной решеткой и ручным забросом топлива	Бурые и каменные угли	0,0023
Антрациты: АС и АМ	0,0030
С пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0026
Антрацит: АРШ	0,0088
С забрасывателями и цепной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0035
Камерные топки	Мазут	0,0100
Слоевые топки бытовых теплогенераторов	Дрова	0,0050
Каменные угли	0,0011
Антрацит, тощие угли	0,0011
Наклонно-переталкивающая	Эстонские сланцы	0,0025
Шахтно-цепная	Торф кусковой	0,0019
Шахтная	Твердое топливо	0,0019
Паровые и водогрейные котлы	Газ природный	-
Бытовые теплогенераторы	Газ природный	-
Легкое (печное) топливо	0,0100