Расчёт вредных выбросов из котельной

5.2 Расчёт вредных выбросов из котельной

Загрязнение воздушной среды котельными установками связано с выбросами в дымовую трубу токсичных газов и мелкодисперсной золы. Кроме того, при высоких температурах в ядре факела происходит частичное окисление азота с образованием его окислов. При неполном сгорании топлива в продуктах сгорания могут появиться оксид углерода и даже метан. Основным показателем, характеризующим загрязнение воздушной среды, является выброс вредностей в единицу времени.

В современных промышленных и отопительных котельных дымовая труба служит не для создания необходимой тяги, а для отвода продуктов сгорания на определённую величину. Во избежание проникновения продуктов сгорания в толщу конструкций кирпичных и железобетонных труб не допускается  положительное статическое давление на стенки газоотводящего ствола.

Расчет выбросов вредных веществ с дымовыми газами котельной выполняем для резервного топлива – топочного мазута, так как при сжигании мазута выделяются вредные вещества, оказывающие суммирующее неблагоприятное воздействие на окружающую среду. 

Применяем мазут марки М100 малосернистый по ГОСТ 10585-75.

Для данной марки мазута имеем[3, стр.22]:

- зольность А = 0,14 %;

- содержание серы S = 0,5 %;

- низшая теплота сгорания Q_н^р = 40,61 кДж/кг.

Рассчитываем выбросы вредных веществ.

Определяем выброс оксидов азота, рассчитываемого по NO₂ [1], г/с:

                     (5.1)

где - безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние каче     ства сжигаемого топлива и способа шлакоудаления на выход оксидов азота [1, стр.236];

к – коэффициент , характеризующий выход оксидов азота на 1т сожжённого условного топлива, кг/т, определяется в зависимости от паропроизводительности котла:

- для паровых котлов с паропроизводительностью менее 70 т/ч [1]:

                               (5.2)

где  Д– паропроизводительность котла, т/ч.

- для водогрейных котлов [1]:

                    (5.3)  

где  Q– действительная теплопроизводительность котла, Гкал/ч;

– номинальная теплопроизводительность котла, Гкал/ч.

B_р –расчётный часовой расход топлива всеми котлами,;

Q_н^р -низшая теплота сгорания кДж/кг;

 - потеря теплоты от механической неполноты сгорания [1, стр.49], %;  

- коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания в зависимости от условий подачи их в топку [1, стр.236];

r – степень рециркуляции продуктов сгорания, при отсутствии рециркуляции [1, стр.235];

- коэффициент, учитывающий конструкцию горелок, для вихревых горелок [1, стр.235].

Определяем выброс SO₂ [1], г/с:

                         (5.4)

где S^р = 0,5 % - содержание серы в рабочей массе топлива;

 - молекулярная масса SO₂ и S, их отношение равно 2 [1, стр.235].

Определяем выброс оксидов углерода в единицу времени [1], г/с:

        (5.5)

где  - выход смеси углерода при сжигании газообразного топлива, определяется по формуле [1]:

                                       С_СО =q₃×R×Q_н^р =0,5×0,5×40,61=10,15  мг/ м³                         (5.6)

где q₃ – потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания окиси углерода.

Определяем диаметр устья дымовой трубы [1], м:

                     (5.7)

где  - объёмный расход продуктов сгорания через трубу при температуре их в выходном сечении от паровых и водогрейных котлов соответственно, м³/с;

 - скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы   [1,стр.237], .

Принимаем диаметр трубы:

 Определяем предварительную минимальную высоту дымовой трубы [1], м:

                           (5.8)

где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности [1,стр.237];

- выброс , ;

 – предельно допустимые концентрации SO₂ и NO₂

[1,стр.234]:

,                                             

;

z – число дымовых труб одинаковой высоты, устанавливаемой в котельной;

- разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха, под которой понимается средняя температура самого жаркого месяца в полдень, ^оС;

Определяем коэффициенты  и [1]:

                                                 (5.9)

где Н_min– предварительная минимальная высота трубы, м.

                          (5.10)

Определяется коэффициент т  в зависимости от f по формуле [1]:

            (5.11)

При u_м >2, безразмерный коэффициент n равен единице [1]:

Определяем минимальную высоту дымовой трубы во втором приближении[1], м:

                                         (5.12)

Определяем разницу в расчётах [1], %:

                                 (5.13)

Так как при расчете высоты дымовой трубы рассчитанное значение