Расчет выбросов веществ при сжигании топлива в котлоагрегатных котельной
Лабораторная работа №2
Котлоагрегаты котельных работают на различных видах топлива (твердом, жидком и газообразном). Выбросы загрязняющих веществ зависят как от количества и вида топлива, так и от типа котлоагрегата.
Учитываемыми загрязняющими веществами, выделяющимися при сгорании топлива, являются: твердые Частицы, оксид углерода, оксиды азота, сернистый ангидрид (серы диоксид), пятиокись ванадия.
1.Выбросы твердых частиц вдымовых газах котельных при использовании твердого и жидкоготоплива определяются по формулам:
1.1. Валовый выброс:
,т/год, где
qт – зольность топлива, в % (табл.10)
m – количество израсходованного топлива за год, т;
X – безразмерный коэффициент (табл.13);
– эффективность золоуловителей (табл.11)
1.2. Максимально разовый выброс:
г/с, где 
– расход топлива за самый холодный месяц года, т;
n – количество дней в сомом холодном месяце этого года.
2. Выбросы оксида углерода в дамовыхх газах котельных при использовании твердого, жидкого и газообразного топлива определяются по формулам:
Для газообразного топлива сначала рассчитывается m по формуле:
m=V*p, т/год, где
V- расход газа, тыс.м3/год;
р- плотность газа. кг/м3 (р=0,8 для всех вариантов)
2.1. Валовый выброс:
,где
– потери теплоты вследствии механической неполноты сгорания,% (табл.4)
m- количество израсходованного топлива, т/год, тыс.м3\год;
C¥ - выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т, кг/тыс.м3 по формуле:
, где
– потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, % (табл. 14);
R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической сгорания топлива:
R = 1 – для твердого топлива
R = 0,5 – для газа
R = 0,65 – для мазута;
Qir – низшая теплота сгорания натурального топлива (определяется по табл.10).
2.2. Максимально разовый выброс:
, г/с, где
– расход топлива за самый холодный месяц, т.
3. Выбросы оксидов азота в дымовых газах котельных при использовании твердого, жидкого и газообразного топлива определяются по формулам:
3.1. Валовый выброс:
, т/год, где
– параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на один ГДж тепла, кг/ГДж (определяется по табл. 12) для различных видов топлива в зависимости от производительности котлоагрегата (Д);
- коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов окислов азота в результате применения технических решений. Для котлов производительностью до 30 т/час =0.
3.2. Максимальный разовый выброс:
, г/с.
4. Выбросы оксидов серы в дымовых газах котельных при использовании твердого и жидкого топлива определяются по формулам:
4.1. Валовый выброс:
Мso2 = 0.02 * m * Sr * (1- 
,т/год, где
Sr – содержание серы в топливе, % (табл. 10);
-доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для эстонских или ленинградских сланцев принимается равной 0,8, остальных сланцев – 0,5; углей Канско-Ачинского бассейна – 0,2 (Березовских – 0,5); торфа – 0,15, экибастузских – 0,02, прочих углей – 0,1; мазута – 0,02;
-доля оксидов серы, устанавливаемых в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной 0.
4.2. Максимально разовый выброс:
,г/с.
5. Выбросы пятиокиси ванадия в дымовых газах котельных при использовании жидкого топлива определяются по формулам:
5.1. Валовый выброс:
, лг/год, где
В’ – количество израсходанного мазута за год, т;
QV2O5 – содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе (при отсутствии результатов анализа топлива, для мазута с Sr>0,4% определяют по формуле:
QV2O5 = 95.4 * S – 31.6, где
S – для малосернистого мазута – 0.5,
для сернистого мазута – 1.9,
для высокосернистого мазута – 4.1.
- коэффициент оседания пятиокиси ванадия на поверхностях нагрева котлов равен 0; = 0,07 – для котлов с промежуточными пароперегревателями, очистка поверхностей нагрева которых производится в остановленном состоянии; = 0,05 – для котлов без промежуточных паронагревателей при тех же условиях очистки; = 0 – для остальных случаев;
- доля твердых частиц в продуктах сгорания житкого топлива, улавливаемых в устройствах для очистки газов мазутных котлов (оценивается по средним показателям работы улавливающих устройств за год).
5.2. Максимально разовый выброс:
, г/с, где
В” - количество мазута, израсходованного в самый холодный месяц года, т;
n – количество дней в расчетном месяце.
Результаты оформить в виде отчета.
Таблица 10
Характеристика топлив (при нормальных условиях)
| Наименование топлива |  ,% | Sr, % | Qi r , МДж/кг |
| Угли | |||
| Донецкий бассейн | 28,0 | 3,5 | 18,50 |
| Днепровский бассейн | 31,0 | 4,4 | 6,45 |
| Подмосковный бассейн | 39,0 | 4,2 | 9,88 |
| Печерский бассейн | 31,0 | 3,2 | 17,54 |
| Кизеловский бассейн | 31,0 | 6,1 | 19,65 |
| Челябинский бассейн | 29,9 | 1,0 | 14,19 |
| Южноуральский бассейн | 6,6 | 0,7 | 9,11 |
| Карагандинский бассейн | 27,6 | 0,8 | 21,12 |
| Экибастузский бассейн | 32,6 | 0,7 | 18,49 |
| Тургайский бассейн | 11,3 | 7,6 | 13,18 |
| Кузнецкий бассейн | 13,2 | 0,4 | 22,93 |
| Горловский бассейн | 11,7 | 0,4 | 26,12 |
| Кузнецкий бассейн (открытая добыча) | 11,0 | 0,4 | 21,46 |
| Канско-Ачинский бассейн | 6,7 | 0,2 | 15,54 |
| Минусинский бассейн | 17,2 | 0,5 | 20,16 |
| Иркутский бассейн | 27,0 | 1,0 | 17,93 |
| Бурятский бассейн | 16,9 | 0,7 | 16,88 |
| Партизанский бассейн (Сучанский) | 34,0 | 0,5 | 20,81 |
| Раздольненский бассейн | 32,0 | 0,4 | 19,64 |
| Сахалинский бассейн | 22,0 | 0,4 | 17,83 |
| Горючие сланцы | |||
| Эстонсланец | 50,5 | 1,6 | 11,34 |
| Ленинградсланец | 54,2 | 1,5 | 9,50 |
| Торф | |||
| Росторф в целом | 12,5 | 0,3 | 8,12 |
| Другие виды топлива | |||
| Дрова | 0,6 | - | 10,24 |
| Мазут малосернистый | 0,1 | 0,5 | 40,30 |
| Мазут сернистый | 0,1 | 1,9 | 39,85 |
| Мазут высокосернистый | 0,1 | 4,1 | 38,89 |
| Дизельное топливо | 0,025 | 0,3 | 42,75 |
| Соляровое масло | 0,02 | 0,3 | 42,46 |
| Природный газ из газопроводов | |||
| Саратов – Москва | - | - | 35,80 |
| Саратов – Горький | - | - | 36,10 |
| Ставрополь – Москва | - | - | 36,00 |
| Серпухов – Ленинград | - | - | 37,43 |
| Брянск – Москва | - | - | 37,30 |
| Промысловка – Астрахань | - | - | 35,04 |
| Ставрополь – Невинномыск – Грозный | - | - | 35,63 |
| Уренгой – Помары – Ужгород | - | - | 41,75 |
Таблица 11
Средние эксплуатационные эффективности аппаратов газоочистки и пылеулавливания
| Аппарат, установка | Эффективность улавливания, % | |
| Твердых и жидких частиц | Газообразных и парообразных компонентов | |
| Отходящие газы котельных | ||
| Батарейные циклоны типа БЦ-2 | - | |
| Батарейные циклоны на базе секции СЭЦ-24 | - | |
| Батарейные циклоны типа ЦБР-150У | 93-95 | - |
| Электрофильтры | 97-99 | - |
| Центробежные скрубберы ЦС-ВТИ | 88-90 | - |
| Мокропрутковые золоуловители ВТИ | 90-92 | - |
| Жалюзийные золоуловители | 75-85 | - |
| Групповые циклоны ЦН-15 | 85-90 | - |
| Дымосос-пылеуловитель ДП-10 | - | |
| Аспирационный воздух от оборудования механической обработки материалов а) Аппараты и установки сухой очистки | ||
| Пылеосадочные камеры | 45-55 | - |
| Циклоны ЦН-15 | 80-85 | - |
| Циклоны ЦН-11 | 81-87 | - |
| Циклоны СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 | 85-93 | - |
| Конические циклоны СИОТ | 60-70 | - |
| Циклоны ВЦНИИОТ с обратным конусом | 60-70 | - |
| Циклоны Клайпедского ОЭКДМ, Гипродревпрома | 60-90 | - |
| Групповые циклоны | 85-90 | - |
| Батарейные циклоны БЦ | 82-90 | - |
| Рукавные фильтры | 99 и выше | - |
| Сетчатые фильтры (для волокнистой пыли) | 93-96 | - |
| Индивидуальные агрегаты типа ЗИЛ-900, АЭ212, ПА212 и др. | - | |
| Циклоны ЛИОТ | 70-80 | - |
| б) Аппараты и установки мокрой очистки | ||
| Циклоны с водяной пленкой ЦВП и СИОТ | 80-90 | - |
| Полые скрубберы | 70-89 | - |
| Пенные аппараты | 75-90 | - |
| Центробежный скруббер ЦС-ВТИ | 88-93 | - |
| Низконапорные пылеуловители КМП | 92-96 | - |
| Пылеуловители вентиляционные мокрые типа ПВМ, ПВ-2 | 97-99 | - |
| Трубы Вентури типа ГВПВ | 90-94 | - |
| Вентиляционные выбросы при окраске изделий | ||
| Гидрофильтры форсуночные каскадные барботажно-вихревые | 86-92 90-92 94-97 | - 20-30 40-50 |
| Установки рекуперации растворителей (адсорбция твердыми поглотителями) | - | 92-95 |
| Установки термического окисления паров растворителей | - | 92-97 |
| Установки каталитического окисления паров растворителей | - | 95-99 |
Таблица 12
Зависимость КNO2 от паропроизводительности котлоагрегатов
| Паропроизводительность котлоагрегатов, т/ч | Значение КNO2 | |||
| Природный газ, мазут | Антрацит | Бурый уголь | Каменный уголь | |
| 0,5 | 0,08 | 0,095 | 0,155 | 0,172 |
| 0,7 | 0,085 | 0,10 | 0,163 | 0,18 |
| 1,0 | 0,09 | 0,105 | 0,168 | 0,188 |
| 2,0 | 0,095 | 0,12 | 0,193 | 0,20 |
| 3,0 | 0,098 | 0,125 | 0,192 | 0,21 |
| 4,0 | 0,099 | 0,13 | 0,198 | 0,215 |
| 6,0 | 0,1 | 0,135 | 0,205 | 0,225 |
| 8,0 | 0,102 | 0,138 | 0,213 | 0,228 |
| 10,0 | 0,103 | 0,14 | 0,215 | 0,235 |
| 15,0 | 0,108 | 0,15 | 0,225 | 0,248 |
| 20,0 | 0,109 | 0.,155 | 0,23 | 0,25 |
| 25,0 | 0,11 | 0,158 | 0,235 | 0,255 |
| 30,0 | 0,115 | 0,16 | 0,24 | 0,26 |
Таблица 13
Значения коэффициента X в зависимости от типа топки и топлива
| Тип топки | Топливо | X |
| С неподвижной решеткой и ручным забросом | Бурые и каменные угли | 0,0023 |
| Антрациты: АС и АМ АРШ | 0,0030 0,0078 | |
| С цепной решеткой прямого хода | Антрацит Ас и АМ | 0,0020 |
| С забрасывателями и цепной решеткой | Бурые и каменные угли | 0,0035 |
| Шахтная | Твердое топливо | 0,0019 |
| Шахтно-цепная | Торф кусковой | 0,0019 |
| Наклонно-переталкивающая | Эстонские сланцы | 0,0025 |
| Слоевые топки бытовых теплоагрегатов | Дрова | 0,0050 |
| Бурые угли | 0,0011 | |
| Каменнные угли | 0,0011 | |
| Антрацит, тощие угли | 0,0011 | |
| Камерные топки: | ||
| паровые и водогрейные котлы | Мазут | 0,010 |
| Газ природный, попутный и коксовый | - | |
| бытовые теплогенераторы | Газ природный | - |
| Легкое жидкое (печное) топливо | 0,010 |
Таблица 14
Характеристика топок котлов малой мощности
| Тип топки и котла | Топливо | q2 | q1 |
| Топка с цепной решеткой | Донецкий антрацит | 0,5 | 13,5/10 |
| Шахтно-цепная топка | Торф кускрвой | 1,0 | 2,0 |
| Топка с пневмомеханическими забрасывателями цепной решеткой прямого хода | Угли типа кузнецких | 0,5-1 | 5,5/3 |
| Угли типа донецких | 0,5-1 | 6/3,5 | |
| Бурые угли | 0,5-1 | 5,5/4 | |
| Топка с пневмомеханическими забрасывателями цепной решеткой обратного хода | Каменные угли | 0,5-1 | 5,5/3 |
| Бурые угли | 0,5-1 | 6,5/4,5 | |
| Топка с пневмомеханическими забрасывателями неподвижной решеткой | Донецкий антрацит | 0,5-1 | 13,5/10 |
| Бурые угли типа подмосковных | 0,5-1 | 9/7,5 | |
| Бурые угли типа бородинских | 0,5-1 | 6/3 | |
| Угли типа кузнецких | 0.5-1 | 5,5/3 | |
| Шахтная топка с наклонной решеткой | Дрова, дробленые отходы, опилки, торф кусковой | ||
| Топка скоростного горения | Дрова, щепа, опилки | 4/2 | |
| Слоевая топка котла паропроизводительностью более 2 т/ч | Эстонские сланцы | ||
| Камерная топка с твердым шлакоудалением | Каменные угли | 0,5 | 5/3 |
| Бурые угли | 0,5 | 3/1,5 | |
| Фрезерный торф | 0,5 | 3/1,5 | |
| Камерная топка | Мазут | 0,5 | 0,5 |
| Газ (природный, попутный) | 0,5 | 0,5 | |
| Доменный газ | 1,5 | 0,5 |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 1 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Слоевая топка | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут сернистый | Донецкий уголь | Природный газ |
| 3. Общий расход топлива | 400 т/год | 70 т/год | 1000,3 |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | 18,5 | ||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 0,75 | 0,5 | |
| 7.Наличие золоуловителя | - | электрофильтр | - |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 2 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Топка с пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут малосернистый | Антрацит АРШ | Природный газ |
| 3. Общий расход топлива | 372 т/год | 100т/год | 500тыс. м3/год |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | |||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 2,8 | ||
| 7.Наличие золоуловителя | Батарейный циклон БЦ-2 |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 3 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Топка с пневмомеханическими забрасывателями и цепной решеткой обратного хода | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут высокосернистный | Каменный уголь Днепропетровского бассейна | Доменный газ |
| 3. Общий расход топлива | 400 т/год | 43 т/год | 1500 тыс. м3 |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | |||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 2,5 | 1,2 | |
| 7.Наличие золоуловителя | - | - | - |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 4 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Топка с цепной решеткой прямого зода | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут сернистый | Донецкий антрацит | Природный газ |
| 3. Общий расход топлива | 600т/год | 500т/год | 670,5 |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | |||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 2,5 | 0,7 | |
| 7.Наличие золоуловителя | Цн-15 |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 5 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Топка с пневмомеханическими забрасывателем и неподвижной решеткой | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут высокосернистный | Бурый подмосковный уголь | Природный газ |
| 3. Общий расход топлива | 300 т/год | 15 т\год | 800 тыс. м3/год |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | 7,2 | ||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 1,8 | 0,37 | |
| 7.Наличие золоуловителя | Групповые циклоны ЦН-15 |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 6 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Топка с пневмомеханическим забрасывателем и цепной решеткой обратного хода | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут сернистый | Каменный уголь Экибастузского бассейна | Доменный газ |
| 3. Общий расход топлива | 500 т\год | 100 т/год | |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | 100,5 | ||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 0,9 | ||
| 7.Наличие золоуловителя | золоуловитель ВТИ |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 7 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Слоевая топка | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут сернистый | Донецкий уголь | Природный газ |
| 3. Общий расход топлива | 568 т/год | 80 т/год | 900,3 тыс. м3/год |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | |||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 0,8 | ||
| 7.Наличие золоуловителя | - | электрофильтр | - |
Задание для лабораторной работы «Котельные»
| Вариант 8 | Задание | ||
| Параметры | |||
| 1.Тип топки | Камерная топка | Слоевая топка | Топочное устройство |
| 2.Вид топлива | Мазут сернистый | Донецкий уголь | Природный газ |
| 3. Общий расход топлива | 620 т/год | 75 т/год | 700,8 тыс. м3/год |
| 4.Максимальный расход топлива в самый холодный месяц отопительного сезона, т | |||
| 5.Количество дней в самый холодный месяц отопительного сезона | |||
| 6.Паропроизводительность котлоагрегатов, т/час | 2,5 | ||
| 7.Наличие золоуловителя | - | электрофильтр | - |