Тепловой баланс котельного агрегата и определение валовых выбросов

2.1.4 Тепловой баланс котельного агрегата и определение валовых выбросов

(на топливе поступившем в 2001 году)

Расчётные характеристики топлива

Q^h_p=5080 ккал/кг = мДж/кг

W^p = 14,0% A^p = 20,1 % С^Р  = 57,8% H^p =2,5 %

N^p = 0,9% O^p = 4,3 % S^p = 0,4 % V^Г = 15,5 %

Состав топлива:

W^p + A^p + C^p + H^p + N^p + O^p + S^p = 100%

14,0+20,1+57,8+2,5+0,9+4,3+0,4=100%

Объёмы воздуха и продуктов сгорания

Теоретический объём воздуха для полного сгорания топлива:

V^o =0,0889(С^p + 0,375S^p)+ 0,265Н^p - 0,0333O^pм³ /кг;

V^о=0,0889(57,8+0,375•0,4)+0,265•2,5 - 0,0333•4.3 = 5.729 м³/кг.

Объём дымовых газов:

 

 Теоретический объём азота:

 

 

Теоретический объём трёхатомных газов:

 

 

Теоретический объём водяных паров:

 

 

Объём водяных паров в уходящих газах при α =1,45 (в уходящих газах):

 

 

Отсюда находим объем дымовых газов при α =1,45

 

Тепловой балансна топливе поступившем в 2001 году

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Распологаемое тепло Q^Р_Р на 1 кг топлива

Q^P_P=Q^P_H + Q_В.ВН + i_ТЛ +Q_Ф , ккал/кг

где Q_В.ВН  = 0  - тепло, внесенное с поступающим в котельный агрегат воздухом, при подогреве последнего вне агрегата, ккал/кг;

Q_Ф- тепло, внесённое в топку паровым дутьём, Q_Ф =0;

Q₁ - полезно использованное тепло, ккал/кг;

Q₂- потеря тепла с уходящими газами, ккал/кг;

Q₃ - потеря тепла от химической неполноты сгорания, ккал/кг,

Q₄ - потеря тепла от механической неполноты сгорания, ккал/кг;

Q₅ - потеря тепла от наружного охлаждения, ккал/кг;

Q₆ - потеря с теплом шлака, ккал/кг.

Q_н^р – низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, ккал/кг.

i_ТЛ - физическое тепло топлива;

i_ТЛ =С^Р_ТЛt_ТЛ ,ккал/кг

где С^Р_ТЛ – теплоемкость рабочего топлива, ккал/кг ^оС;

t_ТЛ – температура топлива, ^оС;

Физическое тепло топлива учитывается в том случае если:

так как W^P<38.5% то физическое тепло топлива не учитывается, i_ТЛ = 0.

Величина q₄ рассчитывается по формуле:

где  - доли золы топлива в шлаке, провале и уносе;

Г_ШЛ+ПР,  Г_УН  - содержание горючих в шлаке, провале и уносе, %;

А^Р – зольность на рабочую массу топлива, %.

Потеря тепла с уходящими газами определяется по формуле:

 %,

где I_УХ – энтальпия уходящих газов при избытке воздуха a_УХ=1,45 и температуре уходящих газов t_УХ=183°С, I_УХ =544,2 ккал/кг;

I⁰_Х.В – энтальпия холодного воздуха при температуре t_ХВ=30°С,

I⁰_Х.В=52,5 ккал/кг;

,

Потери тепла от химической неполноты сгорания твердых топлив в камерных топках примем равным нулю:

q₃ = 0

Потери тепла от наружного охлаждения принимаем равными q₅=0,6 %.

Потеря с теплом шлака определяется по формуле:

где a_ШЛ=1 - a_УН= 1-0,95 = 0,05

Суммарная потеря тепла в котельном агрегате определяется по формуле:

Коэффициент полезного действия котельного агрегата (брутто):

h_К.А=100 - Sq %.

h_К.А=100 – 14,033=85,967 %.

Полезно использованное тепло в котельном агрегате:

Q_К.А=D_ПС[(i_ПП - i_ПВ)+D_ПР(i_ПР - i_ПВ)] ккал/с

где i_ПП=826,9ккал/кг – энтальпия перегретого пара;

i_ПВ=237,4 ккал/кг – энтальпия питательной воды;

i_ПР=382,3 ккал/кг – энтальпия продувочной воды;

D_ПС – расход перегретого пара, кг/ч;

D_ПР – расход воды на продувку котла, кг/ч.

Энтальпии пара и воды определили по таблицам воды и водяного пара при параметрах: t_ПП=550 ^oC; t_ПВ=230 ^oC; Р_ПП=140 кгс/см²; Р_БАР=150 кгс/см^2.; Р_ПИТ.В=180кгс/см²

Q_К.А=420000(826,9-237,4)+0,01*420000(382,3-237,4)=248198580 ккал/час

Расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле

  кг/с

Расчетный расход топлива, определяемый с учетом механической неполноты сгорания

  кг/с

Годовой расход топлива при работе 4 котлов и числе часов установленной мощности в год n_ч =б000ч.

В_ГОД = В*4*6000=56,833*4*6000=1363992т/год

Максимальные выбросы одного котлоагрегата

Объем сухих дымовых газов определяем по формуле:

Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива):

где  a_УН =0,95 – доля золы, уносимая газами из котла;

h_З =98,43 % – к.п.д. золоулавливающей установки;

Г_УН – содержание горючих в уносе, Г_УН =14,3%.

Количество летучей золы:

  г/с

Мз=0,01-15787*0,95*20,1(1-0,9843)=.47,328 г/с

Определение максимального количестваSO₂, выбрасываемого в атмосферу:

 г/с,

где  S^Р – содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

– доля оксидов серы, связываемая летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемая в мокрых золоуловителях попутно с золой;

- доля оксидов серы, улавливаемая в сероулавливающей установке.

 

Количество выбросов оксидов азота

где  В – расход условного топлива;

 - коэффициент характеризующий выход оксидов азота, определяется по формуле:

q₄ – потери тепла от механической неполноты сгорания;

b₁ – коэффициент учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива и определяется по формуле:

при a_Т>1.25         

где N^Г – содержание азота в топливе на горючую массу, N^Г =2,27%;

β₂ – коэффициент учитывающий конструкцию горелок, β₂ = 1,0;

β₃ – коэффициент учитывающий вид шлакоудаления, β₃ = 1,0;

ε₁ – коэффициент характеризующий эффективность воздушной рециркуляции газов, ε₁ =0;

ε₂ =0,58 (δ_В = 20%) – коэффициент характеризующий уменьшение выбросов оксидов азота при подаче части воздуха δ_В помимо основных горелок при условии сохранения общего избытка воздуха за котлом;

r – степень рециркуляции дымовых газов, r=0;

k_п = 0.278 – коэффициент пересчета;

Определение удельных выбросов, концентраций и валовых выбросов по ТЭЦ в целом

Твердые частицы и зола V_СГ = 8,129 нм³/кг

Оксиды серы

Оксиды азота

Источник рассеивания

Допустимая высота трубы:

где  z – суммарное количество стволов;

А, F, m, n – эмпирические коэффициенты, А=200, m=0.9, n=1.0, F=1;

Суммарный расход газов при нагрузке всех парогенераторов:

где  k₃ – коэффициент запаса по производительности.

Предельно допустимые и фоновые концентрации веществ в воздухе:

Как мы видим, высота того источника рассеивания, который эксплуатируется в данный момент на станции (Н==120 м.), также не достаточна для обеспечения требуемых приземных ПДК при сжигании топлива ухудшенного качества. Предложение по установке горелок с предварительным подогревом пыли остаётся.