Расчеты массовых выбросов. Выбросы загрязняющих веществ от источников на предприятии ООО. Потери теплоты вследствие механической и химической неполноты сгорания топлива

6 Расчеты массовых выбросов.

Определяем выбросы загрязняющих веществ от  источников на предприятии ООО «» в атмосферу при сжигании газообразного топлива в отопительной котельной на энергетическом участке.

Дано:

Тип топлива - газ природный;

Тип котлоагрегата - ДКВР-10/13;

Расход топлива (В) – 3000 тыс. м³;

Низшая теплота сгорания (Q_Н)-8300 Ккал/м³= 34,750 МДж;

1Ккал=4,1868 КДж

8300Ккал/м³·4,1868КДж=34750 КДж/1000=34,750МДж

Отопительный период (Т) – 5760 часов (октябрь-май);

Количество котлов- 3 шт.;

КПД - 93% [1, с.266];

Производительность котлоагрегатов – 10,0 т/ч [1, с.240];

Потери теплоты вследствие механической и химической  неполноты сгорания топлива - q₃=0,2; q₄=0; R=0,5(для газообразного топлива).

Найти:

В атмосферу от котельной при сжигании газообразного топлива выбрасываются загрязняющие вещества: оксид углерода, оксиды азота (NO, NO₂), бензапирен.

Решение:

В_СР=

В_СР=  = 520,8 м³/час

В_МАХ≈1,5 В_СР

В_МАХ= 1,5·520,8= 781,2≈800 м³/час

В_НОМ=

где, П- это теплопроизводительность котла, Ткал/час;

В_НОМ=  = 829 м³/час

I Расчет выбросов оксида углерода

Валовый выброс оксида углерода

G_СО= 10^-3·В· q₃·R·Q_Н·(1- q₄/100)

G_СО=10^-3·3000· 0,2·0,5·34,750·(1- 0/100)=0,104 т/год

Максимально разовый выброс оксида углерода

М_СО= 10^-3·· q₃·R·Q_Н·(1- q₄/100)

М_СО= 10^-3·· 0,2·0,5·34,750·(1- 0/100)= 0,008 г/сек

II Расчет выбросов оксидов азота

Валовый выброс оксида азота

G_NОx= 10^-3·Q_н·В·(1- q₄/100)·K_NО2·β _К·β_t·β_А·(1-β_Р)/(1-β _СТ)

где, β_К- это коэффициент, учитывающий конструкцию горелки, равный 1(дут. вентилятор);

β_А-это коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха, равный 1(режимная карта);

β_Р - это коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, равный 1(отсутствует);

β_ст -коэффициент, учитывающий ступенчатую подачу воздуха, равный 1(отсутствует).

Рассчитываем удельный выброс оксидов азота при сжигании газообразного топлива

для парового котла:

K_NО2= 0,01·√Д+0,03

где, Д- это фактическая паропроизводительность котла, Т/час(1т/час=0,641Ткал/час);

Рассчитываем количество теплоты, введенное  в топку

Q_Т=Q_Н·В

Q_Т=800м³/ч·8300 Ккал/м³ / 10⁶=6,64Гкал/0,64=10,38-Д факт.

K_NО2= 0,01·√10,38+0,03=0,062

G_NОx= 10^-3·Q_н·В·(1- q₄/100)·K_NО2·β _К·β_t·β_А·(1-β_Р)/(1-β _СТ)

G_NОx= 10^-3·34,750·3000·(1- 0/100)·0,062·1·1·1·(1-β_Р)/(1-β _СТ)= 0,065 т/год.

Максимально разовый выброс оксида азота

М_NОx = 10^-3··Q_Н·(1- q₄/100)· K_NО2·β _К·β_t·β_А·(1-β_Р)/(1-β_СТ)

М_NОx = 10^-3··34,750·(1- 0/100)· 0,062·1·1·1·(1-β_Р)/(1-β_СТ)=0,005 г/сек.

Выбросы оксида разделяются на составляющие:

Валовый выброс NO, NO₂

G_NО= G_NОx· 0,13

G_NО=0,065· 0,13=0,008 т/год

G_NО2= G_NОx· 0,8

G_NО2= 0,065·0,8=0,05 т/год

Максимально разовый выброс NO, NO₂

М_NО= М_NОх· 0,13

М_NО=0,005· 0,13=0,0007 г/сек

М_NО2= М_NОх· 0,8

М_NО2=0,005· 0,8=0,004 г/сек

III Расчет выбросов бензапирен

С_Б= 10^-3·(0,059·0,079·10^-3·q_V)/·е^3,8·(ά-1) ·К_Д·К_Р·К_СТ

где, q_V- тепловое напряжение топочного объема,КВт/м³;

К_Д- коэффициент, учитывающий относительную нагрузку котла;

К_Р- коэффициент, учитывающий рециркуляцию дымовых газов, равный 1(отсутствует);

К_СТ- коэффициент, учитывающий ступенчатую подачу воздуха, равный 1(отсутствует);

При средней нагрузке котла:

 =

 =  = 0,63

0,6 <≤ 0,7 → К_Д = 2,15-3·(-0,6)

К_{Д ср.}= 2,15 -3·(0,63-0,6)=2,06

Определяем концентрацию бензапирена

С_{Б ср}= 10^-3·(0,059·0,079·10^-3·q_V)/·е^3,8·(ά-1) · К_Д·К_Р·К_СТ

q_V=

где - объем топки и камеры догарания,м³. Равный 39,3 [с.241]

q_V=  =197 кВт

С_{Б ср}= 10^-3·(0,059·0,079·10^-3·197 )/·2,718^{3,8·(1,08-1)} ·2,06·1·1= 0,000114 мг/нм³

Валовый выброс бензапирена

G_{Б ср}= 10^-6·С·V_УД·В·(1- q₄/100)·ά·/1,4

V_УД= К·Q_Н

где К= 0,345 – для газа

V_УД= 0,345·34,750= 11,99 м³/кг

G_{Б ср}= 10^-6·С·V_УД·В·(1- q₄/100)·ά·/1,4

где, С- массовая концентрация бензапирена в сухих дымовых газов при стандартном коэффициента избытке воздухе ά=1,4 и н.усл., мг/нм³;

V_УД- удельный объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании, нм³/кг;

G_{Б ср}=10^-6·0,000114·11,99·3000·(1- 0/100)·1,08·/1,4= 3,2·10^-6= 0,000003 т/год

Максимально разовый выброс бензапирена

М_{Б ср}= 10^-6·С·V_УД··(1- q₄/100)·ά·/1,4

М_{Б ср}= 10^-6·0,000114·11,99 · ·(1- 0/100)·1,08·/1,4= 0,15·^10-6 = 0,000002 г/сек

Максимальная нагрузка:

 = 

 =  = 0,97

0,7 <≤ 1,0 → К_Д = 1,85-2,83·(-0,7)

К_{Д СР.}= 1,85 -2,83·(0,97-0,7)=1,09

Определяем концентрацию бензапирена

С_{Б мах}= 10^-3·(0,059·0,079·10^-3·q_V)/·е^3,8·(ά-1) · К_Д·К_Р·К_СТ

С_{Б мах}= 10^-3·(0,059·0,079·10^-3·197)/·2,718^{3,8·(1,08-1)} ·1,09·1·1= 0,00006 мг/нм³  

Максимально разовый выброс бензапирена

М_{Б мах}= 10^-6·С·V_УД··(1- q₄/100)·ά·/1,4

М_{Б мах}= 10^-6·0,00006·11,99 · ·(1- 0/100)·1,08·/1,4=0,12·10^-6 = 0,000001 г/сек

Результаты расчета:

Таблица №1. Выбросы ЗВ в атмосферу при сжигании газообразного топлива в котельной.

Название ЗВ	Код ЗВ	М, г/сек	G, т/год
Оксид углерода	0337	0,008	0,104
Оксид азота	0304	0,0007	0,008
Диоксид азота	0301	0,004	0,05
Бензапирен	0703	0,0000002	0,000003

Рассчитываем объемный расход газов

V= B·V_УД·(273·Т/273)

V= 800·11.99(273·260/273)= 5,193 м³/сек

Рассчитываем скорость отходящих газов

ω=

S=π·d²/4

где d-диаметр сечения устья, равный 1,1;

S=3,14·1,1²/4=0,95 м²

ω=  = 5.47 м/сек