Веществ при сжигании топлива
(выбор топлива с учетом платежей)
В РФ нормативными актами предусматривается определение количества выбросов загрязняющих веществ либо по результатам проводимых в соответствии с существующим регламентом непосредственных замеров, либо расчетным путем по утвержденным методикам расчета для каждого вида производства и применяемого технологического оборудования.
В данной задаче используются рекомендуемые методы расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах малой производительности (формулы даны для случая отсутствия установок по улавливанию или обезвреживанию отходящих газов). Рассматривается использование только твердого топлива - угля. В этом случае рассчитываются выбросы твердых частиц (летучая зола и несгоревшее топливо), оксиды серы (в пересчете на SO2), оксид углерода СО и оксиды азота (в пересчете на NO2). В задаче рассчитываются годовые выбросы.
Выброс твердых частиц Птв рассчитывается по формуле:
, т/год (2,1)
где
· В - расход топлива, т/год;
· Аг - зольность топлива, %;
· х - коэффициент, характеризующий условия сгорания (зависит от типа топки).
Количество оксидов серы Пso (в пересчете на SO2) определяется по уравнению:
, т/год (2.2)
где
- Sr - содержание серы в топливе, % ;
- Nso1 - доля оксидов серы, связываемая золой.
Выброс оксида углерода Псорассчитывается следующим образом:
т/год (2.3)
Где
- Qi - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;
- Ксо - количество оксида углерода на единицу теплоты, выделяющейся при горении топлива, кг/ГДж - зависит от типа топки;
- q4 - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, % -зависит от типа топки.
Оксиды азота Пт рассчитываются по формуле:
т/год (2,4)
где
- V0 - объем продуктов сгорания топлива при коэффициенте избытка воздуха (а) равном 1,0, мэ/кг;
- а - коэффициент избытка воздуха (зависит от типа топки).
Коэффициент 0,0002 учитывает экспериментальные данные по содержанию оксидов азота в дымовых газах и приведение к одной размерности.
Определение количества выбросов необходимо для их нормирования и расчета платежей. Последние построены таким образом, что должны способствовать принятию предприятием мер по сокращению выброса загрязняющих веществ в атмосферу. Наиболее отработан этот механизм именно для процессов сжигания топлив в энергетике. Однако он реально ощутим и для котельных с котлами малой производительности. Решаемая задача и представляет собою ; пример экономической оптимизации деятельности предприятия исходя из экологических требований.
Условие задачи
На товарно-сырьевой бирже предлагается 5 сортов углей по одной цене-1,0 руб./ГДж. требуется определить (с учетом экологических свойств различных видов и сортов углей) наиболее выгодный вариант обеспечения предприятия топливом.
В предыдущем периоде предприятие использовало топливо (см. таблицу характеристик углей - табл.2.1), соответствующее номеру решаемого варианта. Соответственно лимиты выбросов в атмосферу на текущий период виданы были из расчета использования этого сорта топлива.
Потребность предприятия в топливе, тип топки котельной и предлагаемые виды углей приведены в таблице исходный данных (табл.2.2).
Характеристики различных видов топок приведены в справочной таблице (табл.2.3).
Котельная предприятия не оборудована золоуловителем и другими какими-либо устройствами, снижающими выбросы вредных веществ в атмосферу. Доля серы, связываемой золой, принимается для кузнецких и печорских углей - 0.1, для канско-ачинских и подмосковных - 0,2.
Нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух составляют:
твердые частицы (пыль нетоксичная)
• при выбросах в пределах лимита 0,05 руб./т;
• при выбросах сверх лимита 0.12 руб/т;
оксиды серы
• при выбросах в пределах лимита 30 руб./т;
• при выбросах сверх лимита 140 руб./т;
оксид углерода
• при выбросах в пределах лимита 0,3 руб./т;
• при выбросах сверх лимита 1,5 руб./т;
оксид азота
• при выбросах в пределах лимита 25 руб./т;
• при выбросах сверх лимита 120 руб./т.
Итогом решения является определение следующих данных:
Ø сорта наиболее выгодного для предприятия угля (N по табл. характеристик углей);
Ø уменьшения расходов предприятия при переходе на наиболее выгодный вариант;
Ø сорта наиболее невыгодного (наиболее дорогого) варианта (N по табл. характеристик углей);
Ø раэница в расходах предприятия по наиболее выгодному и наиболее дорогому вариантам.
Решение задачи представить в форме таблицы (см. форму 2.1).
При расчетах расход топлива В (т/год) и количество выбросов всех видов загрязняющих веществ допускается округлять до 0,01т.
Таблица 2.1
ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПЛИВ
| № п/n | Угольный бассейн, объединение, шахта | Зольность Аг.% | Содержание серы Sк , % | Объем продуктов сгорания при а=1 V0 | Низшая теплота сгорания Q1, МДж/кг |
| Подмосковный, Тулуголь, ш. Щекинская | 37,6 | 3,7 | 2.71 | 10.38 | |
| Подмосковный, Новомо- сковскуголь, ш.Северная | 28,5 | 5,0 | 3,21 | 11,24 | |
| Кузнецкий (откр добыча), разрез Моховский | 11,1 | 0,4 | 6,62 | 23,56 | |
| Кузнецкий (откр добыча), разрез Колмогорский | 12,0 | 0,5 | 7,12 | 25,53 | |
| Канско-Ачинский, разрез Ирша-Борогдинский | 6,7 | 0,2 | 4,53 | 15,54 | |
| Подмосковный ш.Россошинская | 35,7 | 2,5 | 2,82 | 10,30 | |
| Подмосковный, Тулуголь, ш. Западная | 37,0 | 3,5 | 2,93 | 10,47 | |
| Кузнецкий (откр добыча), разрез Байдаевский | 9,2 | 0,4 | 7,39 | 26,67 |
Продолжение табл. 2.1
| Кузнецкий (откр добыча), разрез Грамотеинский | 13,5 | 0,3 | 6,81 | 24,36 | |
| Канско- Ачинский, разрез Назаровский | 7,3 | 0,4 | 3,92 | 13,06 | |
| Подмосковный, Тулуголь, ш. Московская | 36,4 | 3,6 | 2.68 | 10,09 | |
| Подмосковный, Новомосковскуголь, ш.Горняк | 28,8 | 4,1 | 3,22 | 11,48 | |
| Кузнецкий (откр. добыча), разрез Новосергиевский | 13,8 | 0,5 | 7,11 | 25,83 | |
| Кузнецкий (откр.добыча), разрез Прокопьевский | 9,0 | 0,4 | 7,38 | 26,71 | |
| Канско- Ачинский, Бере-эовское месторождение . | 4,7 | 0,2 | 4,62 | 15,70 | |
| Подмосковный, Скопин-ское, ш. N 53 | 36,1 | 7.7 | 2,83 | 10,34 | |
| Подмосковный, Новомосковску голь, ш.Дубовская | 35,9 | 5,3 | 3,11 | 10,97 | |
| Кузнецкий (откр.добыча), разрез Киселевский | 7,4 | 0,4 | 7,58 | 27,63 | |
| Кузнецкий (откр.добыча), разрез Черниговский | 17,1 | 0,4 | 6,59 | 23,68 | |
| Канско-Ачинский, Баран-датское месторождение | 4,4 | 0,2 | 4,38 | 14,86 | |
| Подмосковный, Скопин-ское, ш. N 57 | 36.5 | 6,8 | 3,15 | 10,80 | |
| Подмосковный, Новомс-сковскугаль, ш.Зубовская | 41,6 | 3,7 | 2,57 | 9,29 | |
| Кузнецкий (откр.добыча), разрез Томусинский | 14,6 | 0,5 | 7,07 | 24,40 | |
| Кузнецкий (откр.добыча), разрез Междуреченский | 15,6 | 0,3 | 7.21 | 25,87 | |
| 2Ь | ПечерскиЙ, Интауголь | 31,0 | 3,2 | 5,62 | 17,54 |
| Подмосковный, Скопин-ское, ш. N 3 | 35,5 | 7,8 | 3,07 | 10,59 | |
| 2/ | Подмосковный, Новомо-сковскуголь, ш.Соколовская | 30,8 | 5,7 | 3,25 | 11,35 |
| Кузнецкий (откр.добыча), разрез Сибиргинский | 15,6 | 0,3 | 7,17 | 25,87 | |
| Кузнецкий (откр.добыча), разрез Листвянсхий | 18,4 | 0,5 | 6,68 | 24,44 | |
| Печерский, Воркутауголь | 12,0 | 0,6 | 7,64 | 27,47 |
Исходные данные
| Номер варианта | Расчётная потребность котельной в топливе, ГДж/год | Тип топки (по таблице характеристик топок) | Возможные марки углей (по табл. Характеристик) |
| 1-5 | |||
| 1-5 | |||
| 1-5 | |||
| 1-5 | |||
| 1-5 | |||
| 6-10 | |||
| 6-10 | |||
| 6-10 | |||
| 6-10 | |||
| 6-10 | |||
| 11-15 | |||
| 11-15 | |||
| 11-15 | |||
| 11-15 | |||
| 11-15 | |||
| 16-20 | |||
| 16-20 | |||
| 16-20 | |||
| 16-20 | |||
| 16-20 | |||
| 21-25 | |||
| 21-25 | |||
| 21-25 | |||
| 21-25 | |||
| 21-25 | |||
| 26-30 | |||
| 26-30 | |||
| 26-30 | |||
| 26-30 | |||
| 26-30 |
Таблица 2.3
ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПОК
| Номер топки | Тип топки | Коэффициент избытка воздуха а | Доля твердых частиц в уносе X | Кол-во СО на ед.теплоты Ксо, кг/ГДж | Потери теплоты от неполноты сгорания q4 , % |
| С неподвижной решет- кой и пневмомеханиче- ским забросом | 1,5 | 0,0026 | 0,7 | 8,7 | |
| С неподвижной решет- кой и ручным забросом | 1,4 | 0,0023 | 1,9 | 5,0 | |
| С цепной решеткой и забрасывателями | 1,6 | 0,0035 | 0,7 | 10,4 | |
| Шахтно-цепная | 1,3 | 0,0019 | 2,0 | 3,5 | |
| Камерная с твердым шлакоудалением | 1,2 | 0,0013 | 7,0 | 3,0 | |
| Слоевая | 1,4 | 0,0011 | 16,0 | 3,2 |
Форма 2.1
Форма представления результатов расчета:
| Рассматриваемые сорта углей | |||||
| Затраты на топливо, руб. | |||||
| Годовая потребность в натуральном исчислении В, т | |||||
| Выброс вредных веществ, т/год ־ Твердые частицы Птв ־ Оксиды серы Пso ־ Оксид углерода Псо ־ Оксиды азота Ппо | |||||
| Выброс вредных веществ пределах лимитов, т/год ־ Твердые частицы Птв ־ Оксиды серы Пso ־ Оксид углерода Псо ־ Оксиды азота Ппо | |||||
| Выброс вредных веществ сверх лимитов, т/год ־ Твердые частицы Птв ־ Оксиды серы Пso ־ Оксид углерода Псо ־ Оксиды азота Ппо | |||||
| Плата за выброс вредных веществ в пределах лимитов, руб. ־ Твердые частицы Птв ־ Оксиды серы Пso ־ Оксид углерода Псо ־ Оксиды азота Ппо | |||||
| Плата за выброс вредных веществ сверх лимитов, руб. ־ Твердые частицы Птв ־ Оксиды серы Пso ־ Оксид углерода Псо ־ Оксиды азота Ппо | |||||
| Общий размер платы предприятия за выбросы в атмосферу, руб. | |||||
| Полные расходы предприятия, руб | |||||
| Сорт наиболее выгодного для предприятия угля (№ по табл.хар-к) | |||||
| Уменьшение расходов предприятия при переходе на наиболее выгодный вариант, руб. | |||||
| Сорт наиболее невыгодного (дорогого) вариант (№ по табл. характеристик углей) | |||||
| Разница в расходах предприятия по наиболее выгодному и наиболее дорогому вариантам, руб. |
Литература по теме № 1.Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортных средствами в атмосферный воздух. – М., НИИАТ, 1993.
Приложение.
Задание содержит ряд расчётных работ, описанных в приведённых нижнее методических указаниях.
Задание носит индивидуальный характер и его содержание определяется вариантом.
Номер варианта задания студенту соответствует последним 2м цифрам номера зачётной книжки.
Содержание задания.
1. определение массы выбросов, загрязняющих веществ автотранспортными средствами. /1/, зад. 1 и 2, варианта 1…30.
2. платежи за выбросы в атмосферный воздух /2/, зад. 1 вар. 1…30.
3. расчёт количества выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива/2/ зад. 2 вар. 1…30.
В методических указаниях:
§ сформулированы расчётные условия
§ приведены исходные данные и расчётные зависимости
§ предоставлены формы отчётов
§ определены перечни вопросов
выполненное задание снабжается титульным листом и брошюруется.
Литература
1. Ставров О.А., Ю.В. Трофименко. Методические указания по расчётно-практическим заданиям по курсу «основы промышленно-транспортной экологии», М./МАДИ(ТУ), 1977г.
2. Ставров О. А. Методические указания к расчётно-практическим работам по курсу «экология», М/ МАДИ(ТУ) 1998г.
Примечание.
Допускается текущая проверка на любой стадии готовности для своевременного устранения ошибок.
Кафедра
«Техносферная безопасность» ауд. 285
Тел.каф. 155-07-45 Ю.П. Бакатин
Тел. 8-903-712-99-80
[1] - Используется при расчете маршрутных автобусов, « м »
[2] - Используется при расчете прочих автобусов, « п »