Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании топлива в котельных. Теплотехнические характеристики угля

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ  ВПО «Томский Политехнический Университет»

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Промышленная экология»

расчет ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ при сжигании топлива в КОТЕЛЬНЫХ

                                                                     Выполнил:

                                                                                   студентка  гр. 5Э50

                                                                    Проверил:

Новокузнецк  2010г.

ВАРИАНТ № 7

Рассчитать выбросы вредных веществ в атмосферу от отопительной котельной, потребляющей в год 620 т каменного угля Канско-Ачинского бассейна (б) марки БР2 (Назаровский разрез).

Теплотехнические характеристики угля:

- низшая теплота сгорания угля Q^н = 13,06 МДж/кг;

- зольность угля (на рабочую массу) А^r = 7,3 %;

- содержание серы (на рабочую массу) S = 0,4 %.

Продолжительность отопительного периода 242 дня (5856 часов).

Расход угля в самый холодный месяц года (январь) 68,8 т.

Паропроизводительность котлоагрегата 0,7 т/ч.

Топка с неподвижной решеткой и ручным забросом.

В атмосферу от котельных при сжигании твердого топлива выбрасываются: твердые частицы, диоксиды серы и азота, оксид углерода.

Расход топлива в январе (г/с):

620/9 = 68,8

68,8 × 1,5 = 103,2 т

m¢ = 68,8 × 10⁶/ (31 × 24 × 3600) = 25,69 г/с

Расчет суммарного количества твердых частиц  (летучей золы и сгоревшего топлива) в дымовых газах

(а_ун · Аr + q₄ · Q ^H / 32.68) · (1-ή_T / 100),  т/год

где m – количество израсходованного топлива в год, т;

m^' – максимальный расход топлива, г/с;

а_ун - доля золы, уносимой газами из котла, равна 0,2;

q₄ – потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, равна 1%;

32,68 – теплота сгорания углерода, МДж/кг;

ή_T -  степень очистки в золоуловителе, равна 85%.

Мr = т/год

Без золоуловителя:

Мr_{(без  зу)} =  т/год

Расчет количества летучей золы, входящей в суммарное количество твердых частиц

а_ун · Аr · (1-ή_T / 100),  т/год

Mз =  т/год

Без золоуловителя:

Mз_{(без  зу)} =  т/год

Расчет количества коксовых остатков при сжигании твердого топлива, образующихся в результате недожога

Мк = Мтв – Мз

Мк = 1,72 – 1,35 = 0,37 т/год

Без золоуловителя:

Мк_{(без  зу)}  = 11,47 – 9,05 = 2,42 т/год

Номинальный расход топлива (г/с):

где П – суммарная теплопроизводительность котлов, равна 0,7 т/час (0,45 Гкал/час);

Q ^H – низшая теплота сгорания топлива, равна  3069  Ккал/кг

КПД – коэффициент полезного действия котлоагрегата, равен 67 %.

;

г/с

          Валовый  выбросов оксида углерода, т/год

Потери теплоты вследствие механической и химической неполноты сгорания топлива  в данном случае равны

q₄ = 7%;

q₃ = 2% (табл. 4);

R– коэффициент, учитывающий долю потери теплоты, равен 1 - для твердого топлива.

С_СО = q₃ × R × Q^н  

С_СО  = 2 × 1 × 13,06 = 26,12 кг/т

М_СО = 26,12 × 620 × (1 - 7/100) · 10^-3 = 15,06 т/год

Расчет выбросов оксидов азота

M_NOх = m_p · Q ^H · K_NO2 · β · 10^-3, т/год где  - удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого   топлива, равен 0,175 г/МДж (табл. 5.);    

b - безмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции

дымовых газов, в данном случае равен 1;

Q ^H – низшая теплота сгорания топлива, равна 13,06 МДж/кг;

m_p – расчетный расход топлива, т/год.

, т/год где m – фактический расход топлива, т/год;

q₄ – потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, равна 7%.

 т/год

M_Noх =  576,6 × 13,06 × 0,175 ×1 × 0,001 = 1,31 т/год

В связи с установленными раздельными ПДК для оксида и диоксида азота и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие:

M_NO2 = 0,8 · M_NOх = 0,8 · 1,31 = 1,04 т/год

M_NO = 0,13 · M_NOх = 0,13 · 1,31 = 0,17 т/год

Валовый  выбросов оксидов серы

 т/год где S – содержание серы в топливе, равно 0,4 %(табл. 1);

h¢_SO2 – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива, равна 0,2;   

h²_SO2 – доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе, в данном случае равна 0.

М_SO2  = 0,02 × 620 × 0,4 × (1 – 0,2)(1 – 0,85) = 0,59 т/год

Без золоуловителя

М_SO2  = 0,02 × 620 × 0,4 × (1 – 0,2)(1 – 0) = 3,96 т/год

Расчет концентрации бенз(а)пирена

, мг/м³

где А – коэффициент, характеризующий тип колосниковой решетки и вид топлива, для углей принимают равным 2,5;

R – коэффициент, характеризующий температурный уровень экранов и зависящий от

t_H – температуры насыщения в барабане паровых котлов или на выходе из котла для водогрейных котлов (в данном случае t_H=60^оС)    R= 290;

ά – избыток воздуха в газах, равен 1,4;

е – 2,718       

К_Д - коэффициент, учитывающий нагрузку котла,

где Д_Н – номинальная нагрузка котла, равна   100 %;

Д_Ф – фактическая нагрузка котла, равна    70 %;

К_ЗУ  - коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)пирена  

золоуловителем,

К_ЗУ = 1- ή_зу · z , где z - коэффициент, учитывающий снижение улавливающей способности золоуловителем бенз(а)пирена, равен 0,7 (табл.);

ή_T -  степень очистки в золоуловителе, равна 85%.

К_ЗУ = 1- 0,85 · 0,7 = 0,41

                                     мг/м³

Без золоуловителя:

С_{бп (без  зу)} = мг/м³

Расчет количества бенз(а)пирена

М_бп = с_бп · V_сг · m_p · 10^-6, т/год, где с_бп – массовая концентрация  бенз(а)пирена  (мг/м³) в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха ά = 1,4;

V_сг – объем сухих дымовых газов (м³/кг), образующихся при полном сгорании 1кг топлива рассчитывают по формуле:

V_сг = К · Q ^H, где  К - коэффициент, учитывающий характер топлива, равен 0,365;

m_p - расчетный расход топлива, при определении М_бп  берется в т/год, при определении с_бп берется в г/с._.

V_сг = 0,365 · 13,06 = 4,76 м³/кг

М_бп = 0,003 · 4,76 · 576,60 · 10^-6 = 0,0000082 т/год

Без золоуловителя:

М_{бп (без  зу)}  = 0,008 · 4,76 · 576,60 · 10^-6 = 0,000022