Методика расчета вредных выбросов отопительной котельной

Глава 5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

5.1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ

При сжигании различных топлив, наряду с основными продуктами сгорания (СО₂, Н₂О, N₂), в атмосферу поступают загрязняющие твердые (зола и сажа), а также газообразные токсичные вещества, а именно: сернистый и серный ангидриды (SO₂, SO₃), окислы азота (NO, NO₂), фтористые соединения и соединения ванадия. В случае недостаточно полного сгорания топлива в топках уходящие газы могут содержать окись углерода СО, углеводороды СН₄, С₂Н₄, а также канцерогенные углеводороды, например бензапирен и др.

Все продукты сгорания являются вредными, однако при современной технике сжигания топлива их образование можно предотвратить или свести к минимуму; то же относится и к содержанию окислов азота в уходящих газах. Из всех окислов азота наиболее часто в дымовых газах содержится окись NO и двуокись NO₂, причем двуокись является наиболее стойким продуктом. Высшие окислы – N₂O₂,  N₂O₄  и N₂О₅ – существуют в атмосферных условиях только при низких температурах.

Суммарный выброс сернистых соединений (SO₂+SO₃) определяется исходной величиной содержания серы в топливе и не может быть исключен  за счет каких либо мероприятий в организации топочного процесса. Таким образом, добиваться предельно допустимых концентраций сернистых и других соединений в атмосфере можно только выбором необходимой высоты дымовой трубы, обеспечивающей рассеивание оставшихся твердых частиц и  вредных газов в атмосфере.

Критерием санитарной оценки среды  является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в воздухе. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение длительно времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний. Предельно допустимые концентрации устанавливаются в двух показателях: как максимально-разовые (за 20 мин.) и среднесуточные (за 24 часа).

Расчет выполняется согласно рекомендациям [8].

Расход топлива на котел В, кг/ч для твердого и жидкого топлива или м³/ч для газообразного топлива, определяется по формуле

В=Q_К/(Q_Н^Рh_К),                                                                                                 (5.1.)

где теплотворная способность топлива Q_Н^Р берется из табл. 1.4., МДж/кг  или 1.5., МДж/м³ [8];

h_К – КПД котла.

Объемный расход продуктов сгорания при нормальных условиях  м³/с, находится по выражению

                                                                             (5.2.)

где  и  - объем продуктов сгорания и объем теоретически необходимого количества воздуха при сгорании одного килограмма или одного кубометра топлива, берутся по табл. 1.4. и 1.5. [8].

Объем присасываемого воздуха в пределах котла при нормальных условиях , м³/с, определяется по формуле

                                                                                                  (5.3.)

где В находится по (5.1.), а  табл. 1.4. и.1.5. [8].

Температура уходящих газов в табл. 1.1. и 1.2. приведена с учетом присосов воздуха по котлу, т. е. за последней конвективной поверхность нагрева. Объемный расход газов из котла при температуре газов V_Г, м³/с, определяется по выражению

V_Г=,                                                                        (5.4.)

где t_УХ берется по табл. 1.1. и 1.2. [8].

                                                                                      (5.5.)

Количество присасываемого воздуха при температуре воздуха V_В, м³/с, находится по формуле

                                                                                     (5.6.)

где t_В – температура воздуха, °С. Для оборудования, установленного в котельной, можно принимать летом t_В=25°С, зимой t_В=10°С. Для оборудования, установленного на открытом воздухе, t_В берется из табл. 1.6. [8].

Объемный расход и температура газов с учетом присосов за котлом определяются в следующей последовательности:

сначала находим плотность газов за котлом r_ГК, кг/м³, по формуле

,                                                                             (5.7.)

где К_Т – коэффициент, зависящий от вида топлива и принимаемый равным для высоковлажных бурых углей при W_Р>30%, К_Т=0,97;

для мазута К_Т=1,0;

для бурых углей с W^P≤30  и каменных углей К_Т=1,03;

для антрацита и полуантрацита К_Т=1,04.

Затем находим плотность присасываемого воздуха ρ_В, кг/м³,