Методические указания. Высота дымовой трубы, в м, при расположении ее устья значительно выше крыш окружающих зданий, при ровной местности и умеренном ветре рассчитывается по

Высота дымовой трубы, в м, при расположении ее устья значительно выше крыш окружающих зданий, при ровной местности и умеренном ветре рассчитывается по формуле: (10.1)

1) Коэффициенты , А, n, F, m, входящие в формулу расчета высоты дымовых труб рассчитываются в соответствии со следующими рекомендациями:

· поправочный коэффициент для расчета многоствольных труб, зависящий от числа стволов в трубе п, отношения расстояния между ближайшими стволами на выходе t к диаметру устья трубы d₀ и от угла наклона выходного участка ствола к вертикальной оси α, принимается по таблице 10.3 приложения 10;

· А- коэффициент температурной стратификации, учитывающий характер атмосферных токов:

- для центральной части европейской территории России А=120,

- для Урала, Северо-Запада европейской территории России,Севера,Среднего Поволжья А=160,

- для Нижнего Поволжья, Сибири, Дальнего Востока А=200;

· F - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние скорости осаждения примесей в воздухе:

- F = 1 при наличии в дымовых газах только газообразных веществ (сернистого ангидрида SО₂ и оксида азота NО₂),

- F = 2 при наличии в дымовых газах золы при кпд золоуловителя η 0,9,

- F=2,5 при наличии в дымовых газах золы при кпд золоуловителя η < ,9;

· m - коэффициент, зависящий от скорости выхода газов из устья трубы:

- m = 1,0 при W₀=10 ÷ 15 м/с,

- m = 0,9 при W₀=20 ÷ 25 м/с,

- m = 0,8 при W₀=30 ÷ 35 м/с,

· W0- скорость выхода дымовых газов из устья трубы:

W₀= , (10.2)

где N- число труб одинаковой высоты;

V_сек- секундный объем удаляемых из котла дымовых газов:

(10.3)

Суммарное количество отводимых в дымовую трубу продуктов сгорания рассчитывается по формуле:

(10.4)

гдеz - количество котлов;

d₀- предварительно принятый диаметр устья трубы.

После расчета скорости необходимо учитывать ее рекомендуемые значения в зависимости от высоты трубы во избежание задувания ветра:

-W0 = 30 ÷ 40 м/с при высоте дымовой трубы 320 метров,

-W0 = 25 ÷ 35 м/с при высоте дымовой трубы 250 метров,

- W0 = 20 ÷ 30 м/с при высоте дымовой трубы 150 ÷ 180 метров,

- W0 = 18 ÷ 20 м/с при высоте дымовой трубы 100 ÷ 150 метров,

-W0 = 15 ÷ 17 м/с при высоте дымовой трубы 50 ÷ 100 метров.

· n - коэффициент, зависящий от параметра v_м, который определяется по формуле:

v_м=0,65 (10.5)

где Δ Т – разность температуры выходящих из трубы газов t_д и температуры атмосферного воздуха в полдень самого жаркого месяца t_жм , которая принимается по климатологическим данным по таблице 10.1 приложения 10. Δ Т определяется по формуле:

Δ Т = t_д - t_жм (10.6)

Нтр.- предварительно принятая высота трубы;

- n =3 при v_м ≤ 0,3,

- n = 3 - при 0,3 < v_м ≤ 2,

- n = 1 при v_м > 2.

2) Количество выбросов оксидов углерода (СО), в г/с, рассчитывается по формуле:

(10.7)

где В_сек- секундный расход топлива, в кг/ или м³/с, рассчитывается по формуле:

(10.8)

концентрация окислов углерода, г/м³:

(10.9)

где q₃ – потери тепла с химическим недожогом топлива,

R – коэффициент, учитывающий долю потерь тепла вследствие химнедожога, R = 0.5

3) Количество окислов серы (SO₂), поступающих в атмосферу с дымовыми газами, в г/с, рассчитывается по формуле:

(10.10)

где содержание серы в рабочей массе топливе,

- доля окислов серы, улавливаемых летучей золой в газоходах котла, принимается в зависимости от вида сжигаемого топлива:

- = 0,02 для Экибастузского угля,

- для Канско-ачинских углей = 0,2 при твердом шлакоудалении, = 0,05 при жидком шлакоудалении,

- = 0,02 для мазута,

- = 0 для газообразного топлива,

- = 0,1 для других видов топлива;

доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителях, принимается =0,8 ÷ 0,9;

потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива.

4) Количество окислов азота (NО₂), поступающих в атмосферу с дымовыми газами, в г/с, рассчитывается по формуле:

(10.11)

где безразмерный поправочный коэффициент учитывающий влияние качества сжигаемого топлива и способа шлакоудаления на выход оксидов азота, принимается по таблице 10.6 приложения 10;

· к- коэффициент характеризующий выход окислов азота на 1тонну условного топлива, кг/т, определяется в зависимости от номинальной и действительной паропроизводительности котла по формулам:

а) для котлов паропроизводительностью более 70 т/ч при сжигании газа и мазута во всем диапазоне нагрузок, а также для котлов, сжигающих твердое топливо при нагрузках выше 75 % номинальной:

к = (10.12)

б) для котлов паропроизводительностью менее 70 т/ч:

к =3,5 (10.13)

в) для водогрейных котлов:

к = (10.14)

где Д, Д_н – действительная и номинальная паропроизводительность парового котла, т/ч,

Q, Q_н - действительная и номинальная теплопроизводительность водогрейного котла, Гкал/ч;

Q - низшая теплота сгорания топлива в МДж/кг или в МДж/м³;

· коэффициент, учитывающий конструкцию горелок:

- для прямоточных горелок ,

- для вихревых горелок ;

• коэффициент характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих

продуктов сгорания в зависимости от условий подачи их в топку, принимается по таблице 10.7 приложения 10;

· r –степень рециркуляции продуктов сгорания, количество которой (в%) и способ ввода рециркулирующих газов в топку определяются по конструкции котельного агрегата по данным завода-изготовителя по [4, с. 5], при отсутствии рециркуляции r = 0.

5) Количество золы, выбрасываемой в атмосферу, в г/с, рассчитывается по формуле:

М_зл= 10³ В_сек· (1 - [(1- ) + ] (10.15)

где η_зу – кпд золоуловителя, в %, принимается по таблице 10.8 приложения 10.

6) ПДК_СО, ПДК SO_2, ПДК NО₂, ПДКЗЛ - предельно допустимые концентрации (максимально разовые) оксидов углерода, сернистого ангидрида, оксидов азота и золы, содержащихся в выбрасываемых в атмосферу продуктов сгорания топлива, принимаются по [7, с. 404] или по таблице 10.2 приложения 10.

7) После окончания расчетов высоты дымовой трубы необходимо сравнить полученный результат с ранее принятой величиной и принять решение о высоте и количестве устанавливаемых дымовых труб по таблицам 10.4, 10.5 приложения 10, учитывая следующие положения:

а) стальные дымовые трубы устанавливаются только на вертикально-цилиндрических паровых котлах и на водогрейных агрегатах башенного типа,

б) кирпичные дымовые трубы применяются при их высоте не более 100-150 метров,

в) при высоте более 150 метров устанавливаются железобетонные дымовые трубы с внутренним стволом или с кирпичной футеровкой,

г) количество дымовых труб должно быть минимальным,

д) минимальный диаметр выходных отверстий кирпичных труб – 0,75 метра, монолитных железобетонных - 3,6 метра,

е) при выборе окончательного решения необходимо учитывать фоновую концентрацию вредных веществ от действующих предприятий, вследствие чего ПДК необходимо увеличить на 25 %.

Пример:

Для ГРЭС установленной мощностью 900 МВт рассчитать высоту одной железобетонной дымовой трубы. Основной вид сжигаемого на станции топлива – природный газ.

Наиболее целесообразным вариантом ГРЭС 900 МВт является блочная структура с 3-мя блоками 300 МВт. Наиболее приемлемым вариантом является установка на каждый блок одной дымовой трубы, высота которой рассчитывается по формуле (10.1):

,

т.к. при сжигании природного газа в продуктах сгорания топлива отсутствуют М_SO и М_ЗЛ, расчет высоты дымовой трубы сводится к следующему:

где1)Р_п- коэффициент, зависящий от многоствольности труб, для дымовой трубы с тремя внутренними стволами (от каждого блока мощностью 300 МВт) Рп=1,2;

2) F- зависит от скорости осаждения примесей в воздухе, при сжигании природного газа F =1;

3) А- коэффициент температурной стратификации, для Урала А=160;

4) m- коэффициент, зависящий от скорости выхода газов из устья трубы W0:

W0=

где N- количество труб, N = 3

где z - количество котлов, z = 3,

d0- диаметр устья, предварительно d0 = 6,0м,

= 891,9 м³/с

, следовательно, m = 1

5) Количество выбросов окислов углерода:

где В_сек -секундный расход газа, сжигаемого в одном котле, В_р=160·10³ м³/ч,

концентрация окислов углерода

,

где q3 – химический недожог, q₃=0,5,

R – коэффициент учитывающий долю потерь тепла вследствие химнедожога, R = 0,5,

Q - низшая теплота сгорания сухого природного газа, Q = 8700 · 4.19 = 36453 кДж/м³

т.к. механический недожог q4 = 0, М_СО=44,4 · 9,113 = 404,6 г/с

6) Количество окислов азота, поступающих в атмосферу с дымовыми газами:

,

где коэффициент учитывающий качество сжигаемого топлива, для природного газа = 0.85,

к- коэффициент характеризующий выход окислов азота на 1тут,

для котлов паропроизводительностью Д > 70т/ч:

к=12·Д / (200+Д)

коэффициент учитывающий конструкцию горелок, для прямоточных горелок 0,85;

коэффициент характеризующий эффективность рециркуляции, , следовательно,

7) Δ Т – разность температур дымовых газов и температуры воздуха в полдень самого жаркого месяца (для Екатеринбурга):

Δ Т = t_д - t_жм

Δ Т =115 – 21,1 = 93,9 °С

8) По полученным расчетам на каждый блок устанавливается одна железобетонная коническая дымовая труба высотой 200 метров с диаметром устья 6 метров.

Контрольные вопросы

1. Чему равняется минимальный диаметр устья металлических дымовых труб?

2. Чему равняется высота одиночно стоящих кирпичных дымовых труб?

3. С какой целью у дымовых труб устанавливаются слезоточивые каналы?

4. При какой высоте дымовых труб при их строительстве требуется разрешение авиационной службы?

5. Как определяется максимально-разовая концентрация вредных выбросов?