ЗМІСТ
1. Введення
2. Розрахунок викидів забруднюючих речовин
2.1. Розрахунок викидів вугільного пилу
2.2. Розрахунок викидів забруднюючих речовин палива в котлоагрегатах
2.3. Розрахунок викидів оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива
2.4. Розрахунок викидів діоксиду сірки
2.5. Розрахунок викидів оксиду вуглецю
2.6. Розрахунок викидів твердих частинок (зола вугільна)
2.7. Розрахунок параметрів газоповітряної суміші від джерел викидів
3. Рекомендації по системах захисту довкілля
4. Літературні джерела
1. Введення
Негативні зміни атмосфери Землі зв'язані головним чином зі зміною концентрації другорядних компонентів атмосферного повітря.
Глобальне забруднення атмосферного повітря позначається на стані природних екосистем, особливо на зеленому покриві нашої планети. Одним з найбільш наочних показників стану біосфери служать лісу і їх стан.
Кислотні дощі, викликані головним чином діоксидом сірки та оксидами азоту, завдають величезної шкоди лісовим біоценозу. Встановлено, що хвойні породи страждають від кислотних дощів в більшій мірі, ніж широколистяні.
Тільки на території нашої країни загальна площа лісів, уражених промисловими викидами, досягла 1 млн. га. Значним чинником деградації лісів в останні роки є забруднення навколишнього середовища радіонуклідами. Так, в результаті аварії на Чорнобильській АЕС уражено 2,1 млн. га лісових масивів.
Особливо сильно страждають зелені насадження в промислових містах, атмосфера яких містить велику кількість забруднюючих речовин.
Повітряна екологічна проблема виснаження озонового шару, у тому числі поява озонових дір над Антарктидою і Арктикою, пов'язана з надмірним застосуванням фреонів у виробництві та побуті.
За останні десятки років у результаті антропогенного впливу атмосфера зазнала значних змін. Речовини, що викидаються в атмосферу внаслідок господарської діяльності, не просто змінюють її склад, але роблять істотний вплив на сформовані в результаті тривалої еволюції процеси, що протікають в ній.
Існує два головних джерела забруднення атмосфери: природний і антропогенний.
Джерела природних «забруднень»: виверження вулканів, космічний пил, що видувається вітром верхній шар грунту, що містить бактерії, грибки, найпростіші організми, органічні залишки, і т. д. Ці компоненти є важливою частиною атмосфери, вони визначають оптичні властивості повітряної оболонки Землі, сприяють розсіюванню ультрафіолетових і космічних променів.
Антропогенне забруднення атмосфери почали реєструвати з другої половини XIX століття у зв'язку зі зміною її пилового та газового складу.
До основних антропогенних джерел забруднення атмосфери належать підприємства паливно-енергетичного комплексу, транспорт, різні машинобудівні підприємства.
Основними забруднюючими речовинами у викидах є тверді частинки. Це пил, кіптява та сажа. Велику небезпеку таїть забруднення природного середовища важкими металами. Свинець, кадмій, ртуть, мідь, нікель, цинк, хром, ванадій стали практично постійними компонентами повітря промислових центрів.
Крім пилоподібних забруднюючих речовин, в атмосферу надходять різні гази. Газове забруднення відбувається в результаті спалювання вугілля, нафти, газу, оскільки в ході їх горіння виділяється велика кількість сірчистих сполук. При взаємодії з водою, що знаходиться в повітрі, сірчистий газ утворює дрібні крапельки сірчаної кислоти, які приносять величезну шкоду природі, гублячи рослини і живі істоти. Вони завдають шкоди і народному господарству, так як роз'їдають метали, синтетичні матеріали, лаковані і пофарбовані поверхні.
У цілому, всі антропогенні джерела забруднення атмосфери можна розділити на точкові, лінійні і майданні.
У містах викиди пилу, окислів азоту, двоокису сірки можуть досягати десятків тисяч тонн на рік, окислів вуглецю - навіть сотень тисяч. Глобальні викиди пилу становлять на рік близько 200 млн. т, окису вуглецю - 700 млн. т, двоокису сірки - 210 млн. т, оксидів азоту в перерахунку на двоокис азоту - 55 млн. т. В сумі це перевищує 1 млрд. т / рік.
Перераховані, так звані, основні забруднюючі речовини в певних кількостях містяться у викидах теплової котельні. Кількість викидів шкідливих речовин, що надходять в атмосферу від котельні, розраховується по балансу технологічного процесу. Наприклад, за кількістю палива, що спалюється та вмістом у ньому сірки можна встановити кількість викидів двоокису сірки.
G = А М + У М, (1)
де G - максимально разовий викид вугільного пилу при переробці та здуву матеріалів, м / с;
А М-максимально разовий викид при переробці матеріалу (зсипання, перевалка, переміщення), м / с;
У М - максимально разовий викид при статистичному зберіганні матеріалу, м / с.
Максимально разовий викид при переробці матеріалу розраховується наступним чином (формула (2)):
А М = (К 1 ∙ К 2 ∙ К 3 ∙ До 4 ∙ До 5 ∙ До 7 ∙ Т ∙ 10 6 ∙ В ') / 3 600, (2)
де А М - максимально разовий викид при переробці матеріалу
(Зсипання, перевалка, переміщення), м / с;
До 1 - вагова частка пилової фракції в матеріалі, 0,052;
К 2 - частка пилу, що переходить у аерозоль, 0,02;
До 3 - коефіцієнт, що враховує місцеві метеоумови (переважна швидкість вітру), 1,4;
К 4 - коефіцієнт, що враховує ступінь захищеності вузла від зовнішніх впливів, умови пилоутворення, 0,2;
До 5-коефіцієнт, що враховує вологість матеріалу, 0,01;
До 7 - коефіцієнт, що враховує крупність матеріалу, 0,4;
Т - сумарна кількість матеріалу, що переробляється, 4,11 т / год;
В '- коефіцієнт, що враховує висоту пересипання, 0,7.
Максимально разовий викид при статистичному зберіганні матеріалу розраховується наступним чином (формула (3)):
В М = К 3 ∙ До 4 ∙ До 5 ∙ До 6 ∙ До 7 ∙ З ∙ П, (3)
де В М - максимально разовий викид при статистичному зберіганні матеріалу, м / с;
До 3 - коефіцієнт, що враховує місцеві метеоумови (переважна швидкість вітру), 1,4;
К 4 - коефіцієнт, що враховує ступінь захищеності вузла від зовнішніх впливів, умови пилоутворення, 0,2;
До 5 - коефіцієнт, що враховує вологість матеріалу, 0,01;
До 6 - коефіцієнт, що враховує профіль поверхні складованого матеріалу, 1,3;
До 7 - коефіцієнт, що враховує крупність матеріалу, 0,4;
С - питома винесення пилу з 1 м 2 фактичної поверхні складованого матеріалу, 0,005;
П-поверхня запилення, 510 м 2 .
Валовий викид при переробці та здуву матеріалів розраховується наступним чином (формула (4)):
М = А В + В В, (4)
де М - валовий викид при переробці та здуву матеріалів, т / рік;
А В - валовий викид при переробці матеріалів, т / рік;
В В - валовий викид при здуву матеріалів, т / рік.
Валовий викид від переробки матеріалів розраховується наступним чином (формула (5)):
де А В - валовий викид при переробці матеріалів, т / рік;
А М - максимально разовий викид при переробці матеріалу (зсипання, перевалка, переміщення), м / с;
t 1 - річне час з переробки матеріалів, 284 години.
Валовий викид від переробки матеріалів розраховується наступним чином (формула (6)):
Якість викидається вугільного пилу:
А М = (0,0052 ∙ 0,02 ∙ 1,4 ∙ 0,2 ∙ 0,01 ∙ 0,4 ∙ 4,11 ∙ 10 6 ∙ 0,7) / 3600 = 0,000927 г / с;
В М = 1,4 ∙ 0,2 ∙ 0,01 ∙ 1,3 ∙ 0,4 ∙ 0,005 ∙ 510 = 0,0037128 г / с;
G = 0,000927 +0,0037128 = 0,0046398 г / с;
А В = 0,000927 ∙ 3600 ∙ 284 / 10 6 = 0,0009477 т / рік;
В В = 0,0037128 ∙ 3600 ∙ 6816 / 10 6 = 0,0911032 т / рік;
Всього по вугільного пилу на рік:
М = 0,0009477 + 0,0911032 = 0,0920509 т / рік.
Викиди забруднюючих речовин в атмосферу наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Викиди забруднюючих речовин при спалюванні палива в котлоагрегатах «КВСМ-1, 25»
де В ρ - розрахункова витрата палива, т / рік;
В - фактична витрата палива, 1166,5 т / рік;
q 4 - втрата тепла від механічної неповноти згоряння, 9,8%.
Розрахунковий витрата палива розраховується наступним чином (формула (8)):
де В 'ρ - розрахункова витрата палива, кг / с;
В '- фактичний витрата палива, 80,83184 г / с;
q 4 - втрата тепла від механічної неповноти згоряння, 9,8%.
У ρ = 1166,5 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 1052,183 т / рік;
В 'ρ = 80,83184 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 0,07291 кг / с.
Фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла визначається наступним чином (формула (9)):
Q Т = В ρ / Time / 3,6 ∙ Q r, (9)
де Q Т - фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла, МВт;
У ρ - розрахункова витрата палива, т / рік;
Time - час роботи котла за рік, 6816 год;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла визначається наступним чином (формула (10)):
Q 'Т = В' ρ ∙ Q r, (10)
де Q Т - фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла, МВт;
В 'ρ - розрахункова витрата палива, кг / с;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Q Т = 1052,183: 6816: 3,6 ∙ 26,4 = 1,13204 МВт,
Q 'Т = 0,07291 ∙ 26,4 = 1,924824 МВт.
Теплове напруга дзеркала горіння розраховується наступним чином (формула (11)):
де q r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
F - площа горіння, 5 м 2 .
Теплове напруга дзеркала горіння розраховується наступним чином (формула (12)):
де q 'r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
F - площа горіння, 5 м 2 .
q r = 1,13204 / 5 = 0,2264 МВт / м 2;
q 'r = 1,924824 / 5 = 0,38496 МВт / м 2.
Питома викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива розраховується наступним чином (формула (13)):
До no 2 = 0,11 ∙ α Т (1 +5,46 ∙ (
де К no 2 - питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
α Т - коефіцієнт надлишку повітря в топці, 1,35;
R6 - характеристика гранулометричного складу вугілля, 40%;
q r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Питома викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива розраховується наступним чином (формула (14)):
До no 2 '= 0,11 ∙ α Т (1 +5,46 ∙ (
де К no 2 '- питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
α Т - коефіцієнт надлишку повітря в топці, 1,35;
R6 - характеристика гранулометричного складу вугілля, 40%;
q 'r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
До no 2 = 0,11 ∙ 1,35 (один +5,46 ∙
До no 2 = 0,11 ∙ 1,35 (один +5,46 ∙
Викид оксидів азоту визначається наступним чином (формула (15)):
М n ох = В ρ ∙ Q r ∙ До no 2 ∙ Я r ∙ k П, (15)
де В ρ - розрахункова витрата палива, т / рік;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг;
До no 2 - питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
Я r - коефіцієнт, що враховує вплив рециркуляції димових газів, що придушуються в суміші сдутьевим повітрям під колосникові грати, на утворення оксидів азоту, 1;
k П - 0,001 (для валового викиду);
Викид оксидів азоту визначається наступним чином (формула (16)):
М n ох '= В ρ' ∙ Q r ∙ До no 2 '∙ Я r ∙ k П, (16)
де В 'ρ - розрахункова витрата палива, кг / с;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг;
До no 2 '- питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
Я r - коефіцієнт, що враховує вплив рециркуляції димових газів, що придушуються в суміші сдутьевим повітрям під колосникові грати, на утворення оксидів азоту, 1;
k П / - 1 (для максимально-разового викиду).
М n ох = 1165,3568 ∙ 26,4 ∙ 1,38498 ∙ 1 ∙ 0,001 = 42,60949 т / рік;
М n ох '= 0,0751736 ∙ 26,4 ∙ 0,1632252 ∙ 1 = 5,020444 г / с.
М so 2 = 0,02 ∙ B ∙ S r ∙ (1-η so 2 ') ∙ (1-η so 2''), (17)
де B - витрата натурального палива за аналізований період, 1166,5 т / рік;
S r - вміст сірки в паливі на робочу масу, 1,62% (для валового вмісту);
η so 2 '- частка оксидів сірки, що пов'язуються летючої золою в казані, 0,1 (тип палива: вугілля інших родовищ);
η so 2''- частка оксидів сірки, що уловлюються в мокрому золоуловлювачі попутно з уловлюванням твердих частинок, 0.
Викид діоксиду сірки визначається наступним чином (формула (18)):
М so 2 '= 0,02 ∙ B' ∙ S r '∙ (1-η so 2') ∙ (1-η so 2''), (18)
де B '- витрата натурального палива за аналізований період,
80,86184 г / с;
S r '- вміст сірки в паливі на робочу масу, 1,62% (для максимально-разового змісту);
η so 2 '- частка оксидів сірки, що пов'язуються летючої золою в казані, 0,1 (тип палива: вугілля інших родовищ);
η so 2''- частка оксидів сірки, що уловлюються в мокрому золоуловлювачі попутно з уловлюванням твердих частинок, 0.
М so 2 = 0,02 ∙ 1166,5 ∙ 1,62 ∙ (1-0,1) ∙ (1-0) = 34,01564 т / рік;
М so 2 '= 0,02 ∙ 80,83184 ∙ 1,62 ∙ (1-0,1) ∙ (1-0) = 2,3575345 г / с.
М із = 0,001 ∙ У ∙ С зі ∙ (
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
З со-вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива;
q 4 - втрати тепла внаслідок механічної неповноти згоряння палива, 9,8%.
Розрахунок викидів оксиду вуглецю визначається наступним чином (формула (20)):
М з '= 0,001 ∙ У ∙ С зі ∙ (
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
С зі - вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива;
q 4 - втрати тепла внаслідок механічної неповноти згоряння палива, 9,8%.
Викиди вуглецю при спалюванні палива визначаються наступним чином (формула (21)):
З з = q 3 ∙ R ∙ Q r, (21)
де С зі - вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива;
q 3 - втрати тепла внаслідок хімічної неповноти згорання палива, 2%;
R - тверде паливо, 1;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
С зі = 2 ∙ 1 ∙ 26,4 = 52,8 г / кг.
Всього по оксиду вуглецю на рік:
М із = 0,001 ∙ 1166,5 ∙ 52,8 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 55,5553 т / рік;
М з '= 0,001 ∙ 80,83184 ∙ 52,8 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 3,84966 г / с.
М з = 0,01 ∙ В ∙ А r ∙ А ун ∙ (1-V з) (22)
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
А r - зональність палива на робочу масу (для валового викиду), 12,9%;
А ун - частка золи, яка відноситься газами з котла, 0,6;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76.
Розрахунок кількості летючої золи визначаються наступним чином (формула (23)):
М з '= 0,01 ∙ В' ∙ А r '∙ А ун ∙ (1-V з) (23)
де В '- фактичний витрата палива, 80,83184 г / с;
1. Введення
2. Розрахунок викидів забруднюючих речовин
2.1. Розрахунок викидів вугільного пилу
2.2. Розрахунок викидів забруднюючих речовин палива в котлоагрегатах
2.3. Розрахунок викидів оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива
2.4. Розрахунок викидів діоксиду сірки
2.5. Розрахунок викидів оксиду вуглецю
2.6. Розрахунок викидів твердих частинок (зола вугільна)
2.7. Розрахунок параметрів газоповітряної суміші від джерел викидів
3. Рекомендації по системах захисту довкілля
4. Літературні джерела
1. Введення
Негативні зміни атмосфери Землі зв'язані головним чином зі зміною концентрації другорядних компонентів атмосферного повітря.
Глобальне забруднення атмосферного повітря позначається на стані природних екосистем, особливо на зеленому покриві нашої планети. Одним з найбільш наочних показників стану біосфери служать лісу і їх стан.
Кислотні дощі, викликані головним чином діоксидом сірки та оксидами азоту, завдають величезної шкоди лісовим біоценозу. Встановлено, що хвойні породи страждають від кислотних дощів в більшій мірі, ніж широколистяні.
Тільки на території нашої країни загальна площа лісів, уражених промисловими викидами, досягла 1 млн. га. Значним чинником деградації лісів в останні роки є забруднення навколишнього середовища радіонуклідами. Так, в результаті аварії на Чорнобильській АЕС уражено 2,1 млн. га лісових масивів.
Особливо сильно страждають зелені насадження в промислових містах, атмосфера яких містить велику кількість забруднюючих речовин.
Повітряна екологічна проблема виснаження озонового шару, у тому числі поява озонових дір над Антарктидою і Арктикою, пов'язана з надмірним застосуванням фреонів у виробництві та побуті.
За останні десятки років у результаті антропогенного впливу атмосфера зазнала значних змін. Речовини, що викидаються в атмосферу внаслідок господарської діяльності, не просто змінюють її склад, але роблять істотний вплив на сформовані в результаті тривалої еволюції процеси, що протікають в ній.
Існує два головних джерела забруднення атмосфери: природний і антропогенний.
Джерела природних «забруднень»: виверження вулканів, космічний пил, що видувається вітром верхній шар грунту, що містить бактерії, грибки, найпростіші організми, органічні залишки, і т. д. Ці компоненти є важливою частиною атмосфери, вони визначають оптичні властивості повітряної оболонки Землі, сприяють розсіюванню ультрафіолетових і космічних променів.
Антропогенне забруднення атмосфери почали реєструвати з другої половини XIX століття у зв'язку зі зміною її пилового та газового складу.
До основних антропогенних джерел забруднення атмосфери належать підприємства паливно-енергетичного комплексу, транспорт, різні машинобудівні підприємства.
Основними забруднюючими речовинами у викидах є тверді частинки. Це пил, кіптява та сажа. Велику небезпеку таїть забруднення природного середовища важкими металами. Свинець, кадмій, ртуть, мідь, нікель, цинк, хром, ванадій стали практично постійними компонентами повітря промислових центрів.
Крім пилоподібних забруднюючих речовин, в атмосферу надходять різні гази. Газове забруднення відбувається в результаті спалювання вугілля, нафти, газу, оскільки в ході їх горіння виділяється велика кількість сірчистих сполук. При взаємодії з водою, що знаходиться в повітрі, сірчистий газ утворює дрібні крапельки сірчаної кислоти, які приносять величезну шкоду природі, гублячи рослини і живі істоти. Вони завдають шкоди і народному господарству, так як роз'їдають метали, синтетичні матеріали, лаковані і пофарбовані поверхні.
У цілому, всі антропогенні джерела забруднення атмосфери можна розділити на точкові, лінійні і майданні.
У містах викиди пилу, окислів азоту, двоокису сірки можуть досягати десятків тисяч тонн на рік, окислів вуглецю - навіть сотень тисяч. Глобальні викиди пилу становлять на рік близько 200 млн. т, окису вуглецю - 700 млн. т, двоокису сірки - 210 млн. т, оксидів азоту в перерахунку на двоокис азоту - 55 млн. т. В сумі це перевищує 1 млрд. т / рік.
Перераховані, так звані, основні забруднюючі речовини в певних кількостях містяться у викидах теплової котельні. Кількість викидів шкідливих речовин, що надходять в атмосферу від котельні, розраховується по балансу технологічного процесу. Наприклад, за кількістю палива, що спалюється та вмістом у ньому сірки можна встановити кількість викидів двоокису сірки.
2. Розрахунок викидів забруднюючих речовин КОТЕЛЬНО
2.1 Розрахунок викидів вугільного пилу
Максимально разовий викид вугільного пилу при розробці та здуву матеріалів розраховується наступним чином (формула (1)):G = А М + У М, (1)
де G - максимально разовий викид вугільного пилу при переробці та здуву матеріалів, м / с;
А М-максимально разовий викид при переробці матеріалу (зсипання, перевалка, переміщення), м / с;
У М - максимально разовий викид при статистичному зберіганні матеріалу, м / с.
Максимально разовий викид при переробці матеріалу розраховується наступним чином (формула (2)):
А М = (К 1 ∙ К 2 ∙ К 3 ∙ До 4 ∙ До 5 ∙ До 7 ∙ Т ∙ 10 6 ∙ В ') / 3 600, (2)
де А М - максимально разовий викид при переробці матеріалу
(Зсипання, перевалка, переміщення), м / с;
До 1 - вагова частка пилової фракції в матеріалі, 0,052;
К 2 - частка пилу, що переходить у аерозоль, 0,02;
До 3 - коефіцієнт, що враховує місцеві метеоумови (переважна швидкість вітру), 1,4;
К 4 - коефіцієнт, що враховує ступінь захищеності вузла від зовнішніх впливів, умови пилоутворення, 0,2;
До 5-коефіцієнт, що враховує вологість матеріалу, 0,01;
До 7 - коефіцієнт, що враховує крупність матеріалу, 0,4;
Т - сумарна кількість матеріалу, що переробляється, 4,11 т / год;
В '- коефіцієнт, що враховує висоту пересипання, 0,7.
Максимально разовий викид при статистичному зберіганні матеріалу розраховується наступним чином (формула (3)):
В М = К 3 ∙ До 4 ∙ До 5 ∙ До 6 ∙ До 7 ∙ З ∙ П, (3)
де В М - максимально разовий викид при статистичному зберіганні матеріалу, м / с;
До 3 - коефіцієнт, що враховує місцеві метеоумови (переважна швидкість вітру), 1,4;
К 4 - коефіцієнт, що враховує ступінь захищеності вузла від зовнішніх впливів, умови пилоутворення, 0,2;
До 5 - коефіцієнт, що враховує вологість матеріалу, 0,01;
До 6 - коефіцієнт, що враховує профіль поверхні складованого матеріалу, 1,3;
До 7 - коефіцієнт, що враховує крупність матеріалу, 0,4;
С - питома винесення пилу з 1 м 2 фактичної поверхні складованого матеріалу, 0,005;
П-поверхня запилення,
Валовий викид при переробці та здуву матеріалів розраховується наступним чином (формула (4)):
М = А В + В В, (4)
де М - валовий викид при переробці та здуву матеріалів, т / рік;
А В - валовий викид при переробці матеріалів, т / рік;
В В - валовий викид при здуву матеріалів, т / рік.
Валовий викид від переробки матеріалів розраховується наступним чином (формула (5)):
де А В - валовий викид при переробці матеріалів, т / рік;
А М - максимально разовий викид при переробці матеріалу (зсипання, перевалка, переміщення), м / с;
t 1 - річне час з переробки матеріалів, 284 години.
Валовий викид від переробки матеріалів розраховується наступним чином (формула (6)):
Якість викидається вугільного пилу:
А М = (0,0052 ∙ 0,02 ∙ 1,4 ∙ 0,2 ∙ 0,01 ∙ 0,4 ∙ 4,11 ∙ 10 6 ∙ 0,7) / 3600 = 0,000927 г / с;
В М = 1,4 ∙ 0,2 ∙ 0,01 ∙ 1,3 ∙ 0,4 ∙ 0,005 ∙ 510 = 0,0037128 г / с;
G = 0,000927 +0,0037128 = 0,0046398 г / с;
А В = 0,000927 ∙ 3600 ∙ 284 / 10 6 = 0,0009477 т / рік;
В В = 0,0037128 ∙ 3600 ∙ 6816 / 10 6 = 0,0911032 т / рік;
Всього по вугільного пилу на рік:
М = 0,0009477 + 0,0911032 = 0,0920509 т / рік.
2.2 Розрахунок викидів забруднюючих речовин палива в котлоагрегатах
Котельня МК-151 працює на паливі апсаткского вугілля марки СС і вугілля інших родовищ.Викиди забруднюючих речовин в атмосферу наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Викиди забруднюючих речовин при спалюванні палива в котлоагрегатах «КВСМ-1, 25»
| Найменування викиду | Максимально-разовий викид (г / с) | Валовий викид (Т / рік) |
| Оксиди азоту | 0,0421114 | 0,532194 |
| Вуглець чорний (сажа) | 0,6111956 | 8,820282 |
| Діоксид сірки | 2,3570565 | 34,015140 |
| Оксид вуглецю | 3,9691667 | 57,279816 |
| Пил неорганічна: 70-20% SiO 2 | 0,5255363 | 7,584116 |
2.3 Розрахунок викидів оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива
Розрахунковий витрата палива розраховується наступним чином (формула (7)):де В ρ - розрахункова витрата палива, т / рік;
В - фактична витрата палива, 1166,5 т / рік;
q 4 - втрата тепла від механічної неповноти згоряння, 9,8%.
Розрахунковий витрата палива розраховується наступним чином (формула (8)):
де В 'ρ - розрахункова витрата палива, кг / с;
В '- фактичний витрата палива, 80,83184 г / с;
q 4 - втрата тепла від механічної неповноти згоряння, 9,8%.
У ρ = 1166,5 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 1052,183 т / рік;
В 'ρ = 80,83184 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 0,07291 кг / с.
Фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла визначається наступним чином (формула (9)):
Q Т = В ρ / Time / 3,6 ∙ Q r, (9)
де Q Т - фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла, МВт;
У ρ - розрахункова витрата палива, т / рік;
Time - час роботи котла за рік, 6816 год;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла визначається наступним чином (формула (10)):
Q 'Т = В' ρ ∙ Q r, (10)
де Q Т - фактична теплова потужність котла по введеному в топку тепла, МВт;
В 'ρ - розрахункова витрата палива, кг / с;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Q Т = 1052,183: 6816: 3,6 ∙ 26,4 = 1,13204 МВт,
Q 'Т = 0,07291 ∙ 26,4 = 1,924824 МВт.
Теплове напруга дзеркала горіння розраховується наступним чином (формула (11)):
де q r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
F - площа горіння,
Теплове напруга дзеркала горіння розраховується наступним чином (формула (12)):
де q 'r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
F - площа горіння,
q r = 1,13204 / 5 = 0,2264 МВт / м 2;
q 'r = 1,924824 / 5 = 0,38496 МВт / м 2.
Питома викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива розраховується наступним чином (формула (13)):
До no 2 = 0,11 ∙ α Т (1 +5,46 ∙ (
де К no 2 - питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
α Т - коефіцієнт надлишку повітря в топці, 1,35;
R6 - характеристика гранулометричного складу вугілля, 40%;
q r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Питома викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива розраховується наступним чином (формула (14)):
До no 2 '= 0,11 ∙ α Т (1 +5,46 ∙ (
де К no 2 '- питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
α Т - коефіцієнт надлишку повітря в топці, 1,35;
R6 - характеристика гранулометричного складу вугілля, 40%;
q 'r - теплову напругу дзеркала горіння, МВт / м 2;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
До no 2 = 0,11 ∙ 1,35 (один +5,46 ∙
До no 2 = 0,11 ∙ 1,35 (один +5,46 ∙
Викид оксидів азоту визначається наступним чином (формула (15)):
М n ох = В ρ ∙ Q r ∙ До no 2 ∙ Я r ∙ k П, (15)
де В ρ - розрахункова витрата палива, т / рік;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг;
До no 2 - питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
Я r - коефіцієнт, що враховує вплив рециркуляції димових газів, що придушуються в суміші сдутьевим повітрям під колосникові грати, на утворення оксидів азоту, 1;
k П - 0,001 (для валового викиду);
Викид оксидів азоту визначається наступним чином (формула (16)):
М n ох '= В ρ' ∙ Q r ∙ До no 2 '∙ Я r ∙ k П, (16)
де В 'ρ - розрахункова витрата палива, кг / с;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг;
До no 2 '- питомий викид оксидів азоту при шаровому спалюванні твердого палива, г / МДж;
Я r - коефіцієнт, що враховує вплив рециркуляції димових газів, що придушуються в суміші сдутьевим повітрям під колосникові грати, на утворення оксидів азоту, 1;
k П / - 1 (для максимально-разового викиду).
М n ох = 1165,3568 ∙ 26,4 ∙ 1,38498 ∙ 1 ∙ 0,001 = 42,60949 т / рік;
М n ох '= 0,0751736 ∙ 26,4 ∙ 0,1632252 ∙ 1 = 5,020444 г / с.
2.4 Розрахунок викидів діоксиду сірки
Викид діоксиду сірки визначається наступним чином (формула (17)):М so 2 = 0,02 ∙ B ∙ S r ∙ (1-η so 2 ') ∙ (1-η so 2''), (17)
де B - витрата натурального палива за аналізований період, 1166,5 т / рік;
S r - вміст сірки в паливі на робочу масу, 1,62% (для валового вмісту);
η so 2 '- частка оксидів сірки, що пов'язуються летючої золою в казані, 0,1 (тип палива: вугілля інших родовищ);
η so 2''- частка оксидів сірки, що уловлюються в мокрому золоуловлювачі попутно з уловлюванням твердих частинок, 0.
Викид діоксиду сірки визначається наступним чином (формула (18)):
М so 2 '= 0,02 ∙ B' ∙ S r '∙ (1-η so 2') ∙ (1-η so 2''), (18)
де B '- витрата натурального палива за аналізований період,
80,86184 г / с;
S r '- вміст сірки в паливі на робочу масу, 1,62% (для максимально-разового змісту);
η so 2 '- частка оксидів сірки, що пов'язуються летючої золою в казані, 0,1 (тип палива: вугілля інших родовищ);
η so 2''- частка оксидів сірки, що уловлюються в мокрому золоуловлювачі попутно з уловлюванням твердих частинок, 0.
М so 2 = 0,02 ∙ 1166,5 ∙ 1,62 ∙ (1-0,1) ∙ (1-0) = 34,01564 т / рік;
М so 2 '= 0,02 ∙ 80,83184 ∙ 1,62 ∙ (1-0,1) ∙ (1-0) = 2,3575345 г / с.
2.5 Розрахунок викидів оксиду вуглецю
Розрахунок викидів оксиду вуглецю визначається наступним чином (формула (19)):М із = 0,001 ∙ У ∙ С зі ∙ (
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
З со-вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива;
q 4 - втрати тепла внаслідок механічної неповноти згоряння палива, 9,8%.
Розрахунок викидів оксиду вуглецю визначається наступним чином (формула (20)):
М з '= 0,001 ∙ У ∙ С зі ∙ (
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
С зі - вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива;
q 4 - втрати тепла внаслідок механічної неповноти згоряння палива, 9,8%.
Викиди вуглецю при спалюванні палива визначаються наступним чином (формула (21)):
З з = q 3 ∙ R ∙ Q r, (21)
де С зі - вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива;
q 3 - втрати тепла внаслідок хімічної неповноти згорання палива, 2%;
R - тверде паливо, 1;
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
С зі = 2 ∙ 1 ∙ 26,4 = 52,8 г / кг.
Всього по оксиду вуглецю на рік:
М із = 0,001 ∙ 1166,5 ∙ 52,8 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 55,5553 т / рік;
М з '= 0,001 ∙ 80,83184 ∙ 52,8 ∙ (1 - 9,8 / 100) = 3,84966 г / с.
2.6 Розрахунок викидів твердих частинок (зола вугільна)
Розрахунок кількості летючої золи визначаються теоретичним методом наступним чином (формула (22)):М з = 0,01 ∙ В ∙ А r ∙ А ун ∙ (1-V з) (22)
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
А r - зональність палива на робочу масу (для валового викиду), 12,9%;
А ун - частка золи, яка відноситься газами з котла, 0,6;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76.
Розрахунок кількості летючої золи визначаються наступним чином (формула (23)):
М з '= 0,01 ∙ В' ∙ А r '∙ А ун ∙ (1-V з) (23)
де В '- фактичний витрата палива, 80,83184 г / с;
А r '-зональність палива на робочу масу (для максимально-разового продукту), 12,9%;
А ун-частка золи, яка відноситься газами з котла, 0,6;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76.
Розрахунок кількості коксових залишків при спалюванні твердого палива визначається наступним чином (формула (24)):
М до = 0,01 ∙ В ∙ (1-V з) ∙ (q 4 винесення ∙
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76;
q 4 винесення - втрати тепла від механічної неповноти згоряння палива, 3,9%
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Розрахунок кількості коксових залишків при спалюванні твердого палива визначається наступним чином (формула (25)):
М до '= 0,01 ∙ В' ∙ (1-V з) ∙ (q 4 винесення ∙
де В '- фактичний витрата палива, 80,83184 г / с;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76;
q 4 винесення - втрати тепла від механічної неповноти згоряння палива, 3,9%
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Всього по вугільній золі на рік:
М з = 0,01 ∙ 1166,5 ∙ 12,9 ∙ 0,6 ∙ (1 - 0,76) = 21,668904 т / рік;
М з '= 0,01 ∙ 80,83184 ∙ 12,9 ∙ 0,6 ∙ (1 - 0,76) = 1,5015322 г / с;
Всього по сажі на рік:
М до = 0,01 ∙ 1166,5 ∙ (1-0,76) ∙ (3,9 винесення ∙ 26,4 / 32,68) = 8,820603 т / рік;
М до '= 0,01 ∙ 80,83184 ∙ (1-0,76) ∙ (3,9 винесення ∙ 26,4 / 32,68) = 0,6114841 г / с.
Щільність зовнішнього повітря розраховується наступним чином (формула (26)):
Р Н =
де Р Н - щільність зовнішнього повітря, кг / м 3;
t - середня температура зовнішнього повітря для пори року, 23,6 0 С.
Щільність газо-повітряної суміші розраховується таким чином (формула (27)):
Р УХ =
де Р УХ - щільність газо-повітряної суміші, кг / м 3;
t 1 - температура на газо-повітряної суміші, що відходить від джерела виділення, 35 0 С.
Параметр, що характеризує рівність щільності і висоту труби розраховується наступним чином (формула (28)):
H = h ∙ (P Н-Р УХ), (28)
де H-параметр, що характеризує рівність щільності і висоту труби;
h - висота труби, 3м.
Параметр, що характеризує опір труби розраховується наступним чином (формула (29)):
Z =
де Z - параметр, що характеризує опір труби;
h - висота труби, 3м;
d - діаметр труби, 0,2 м .
Швидкість газо-повітряної суміші на виході з джерела розраховується наступним чином (формула (30)):
S =
де S - швидкість газо-повітряної суміші на виході з джерела, м / с;
H - параметр, що характеризує рівність щільності і висоту труби;
Z - параметр, що характеризує опір труби;
Р УХ - щільність газо-повітряної суміші, кг / м 3.
Обсяг газо-повітряної суміші розраховується таким чином (формула (31)):
V = S ∙ F, (31)
де V - обсяг газо-повітряної суміші;
S - швидкість газо-повітряної суміші на виході з джерела, м / с;
F - площа перерізу гирла джерел викидів, м.
Площа перерізу гирла джерела викиду розраховується наступним чином (формула (32)):
F =
де F - площа перерізу гирла джерел викидів, м;
d - діаметр труби, 0,2 м .
Р Н = 353 / (273 + 23,6) = 1,190155 кг / м 3,
Р УХ = 353 / (273 + 35) = 1,146104 кг / м 3,
H = 3 ∙ (1,190155 - 1,146104) = 0,132153,
Z = 0,04 ∙ 3 / 0, 2 = 0,6,
S = ((0,132153 ∙ 2 ∙ 9,8) /
V = 2,14793 ∙ 0,0314 = 0,067445 м 3 / с;
F = 3,14 ∙ 0,2 2 / 4 = 0,0314 м 2 .
На джерелі № 4 - котельня МК-151 - встановлено димосос ДН-10. При використанні тягодуттьові обладнання розраховуються наступні параметри газо-повітряної суміші: продуктивність тягодуттьові обладнання, площа перерізу джерела викиду, швидкість газо-повітряної суміші, що виходить від джерела викиду, обсяг газо-повітряної суміші.
Продуктивність тягодуттьові обладнання розраховується наступним чином (формула (33)):
P =
де P-продуктивність тягодуттьові обладнання, м 3 / с;
R-продуктивність тягодувного обладнання, 14650 м 3 / год.
Швидкість газо-повітряної суміші, що виходить від джерела викиду розраховується наступним чином (формула (34)):
де W-швидкість газо-повітряної суміші, що виходить від джерела викиду, м / c;
F - площа перерізу джерела викиду, м 2, за формулою (32);
K-ККД електродвигуна тягодувного обладнання, 0,83 частки одиниць;
Р = 14650 / 3600 = 4,069 м 3 / с;
W = 4,069 / 0,5024 ∙ 0,83 = 6,723 м / с;
за формулою (31) V = 2,14793 ∙ 0,0314 = 0,067445 м 3 / с.
Зведені дані по забруднюючих речовинах наведені у таблиці 2
Таблиця 2 - Перелік забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу котельні МК-151
4. Літературні джерела
1. Е.Ю. Безугла, Г.П. Расторгуєва, І.В. Смирнова. Чим дихає промислове місто. «Гидрометеоиздат», 2001.
2. Т.А. Хван. Промислова екологія. Вища освіта. «Фенікс», 2003.
3. Інженерний захист навколишнього середовища: Навчальний посібник / За ред. О.Г. Воробйова. «Лань», 2002.
А ун-частка золи, яка відноситься газами з котла, 0,6;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76.
Розрахунок кількості коксових залишків при спалюванні твердого палива визначається наступним чином (формула (24)):
М до = 0,01 ∙ В ∙ (1-V з) ∙ (q 4 винесення ∙
де В - фактичні витрати палива, 1166,5 т / рік;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76;
q 4 винесення - втрати тепла від механічної неповноти згоряння палива, 3,9%
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Розрахунок кількості коксових залишків при спалюванні твердого палива визначається наступним чином (формула (25)):
М до '= 0,01 ∙ В' ∙ (1-V з) ∙ (q 4 винесення ∙
де В '- фактичний витрата палива, 80,83184 г / с;
V з - частка твердих часток, що уловлюються в золоуловлювача, 0,76;
q 4 винесення - втрати тепла від механічної неповноти згоряння палива, 3,9%
Q r - низька теплота згоряння палива, 26,4 МДж / кг.
Всього по вугільній золі на рік:
М з = 0,01 ∙ 1166,5 ∙ 12,9 ∙ 0,6 ∙ (1 - 0,76) = 21,668904 т / рік;
М з '= 0,01 ∙ 80,83184 ∙ 12,9 ∙ 0,6 ∙ (1 - 0,76) = 1,5015322 г / с;
Всього по сажі на рік:
М до = 0,01 ∙ 1166,5 ∙ (1-0,76) ∙ (3,9 винесення ∙ 26,4 / 32,68) = 8,820603 т / рік;
М до '= 0,01 ∙ 80,83184 ∙ (1-0,76) ∙ (3,9 винесення ∙ 26,4 / 32,68) = 0,6114841 г / с.
2.7 Розрахунок параметрів газоповітряної суміші від джерел викидів
Джерело № 1 (гараж) обладнаний самовитяжкой. При самовитяженіі від джерел викидів розраховуються параметри: щільність зовнішнього повітря, щільність газо-повітряної суміші, параметр, що характеризує рівність щільностей і висоту труби, параметр, що характеризує опір труби, швидкість газо-повітряної суміші на виході з джерела, обсяг газо-повітряної суміші, площа перерізу гирла джерела викиду.Щільність зовнішнього повітря розраховується наступним чином (формула (26)):
Р Н =
де Р Н - щільність зовнішнього повітря, кг / м 3;
t - середня температура зовнішнього повітря для пори року, 23,6 0 С.
Щільність газо-повітряної суміші розраховується таким чином (формула (27)):
Р УХ =
де Р УХ - щільність газо-повітряної суміші, кг / м 3;
t 1 - температура на газо-повітряної суміші, що відходить від джерела виділення, 35 0 С.
Параметр, що характеризує рівність щільності і висоту труби розраховується наступним чином (формула (28)):
H = h ∙ (P Н-Р УХ), (28)
де H-параметр, що характеризує рівність щільності і висоту труби;
h - висота труби, 3м.
Параметр, що характеризує опір труби розраховується наступним чином (формула (29)):
Z =
де Z - параметр, що характеризує опір труби;
h - висота труби, 3м;
d - діаметр труби,
Швидкість газо-повітряної суміші на виході з джерела розраховується наступним чином (формула (30)):
S =
де S - швидкість газо-повітряної суміші на виході з джерела, м / с;
H - параметр, що характеризує рівність щільності і висоту труби;
Z - параметр, що характеризує опір труби;
Р УХ - щільність газо-повітряної суміші, кг / м 3.
Обсяг газо-повітряної суміші розраховується таким чином (формула (31)):
V = S ∙ F, (31)
де V - обсяг газо-повітряної суміші;
S - швидкість газо-повітряної суміші на виході з джерела, м / с;
F - площа перерізу гирла джерел викидів, м.
Площа перерізу гирла джерела викиду розраховується наступним чином (формула (32)):
F =
де F - площа перерізу гирла джерел викидів, м;
d - діаметр труби,
Р Н = 353 / (273 + 23,6) = 1,190155 кг / м 3,
Р УХ = 353 / (273 + 35) = 1,146104 кг / м 3,
H = 3 ∙ (1,190155 - 1,146104) = 0,132153,
Z = 0,04 ∙ 3 / 0, 2 = 0,6,
S = ((0,132153 ∙ 2 ∙ 9,8) /
V = 2,14793 ∙ 0,0314 = 0,067445 м 3 / с;
F = 3,14 ∙ 0,2 2 / 4 =
На джерелі № 4 - котельня МК-151 - встановлено димосос ДН-10. При використанні тягодуттьові обладнання розраховуються наступні параметри газо-повітряної суміші: продуктивність тягодуттьові обладнання, площа перерізу джерела викиду, швидкість газо-повітряної суміші, що виходить від джерела викиду, обсяг газо-повітряної суміші.
Продуктивність тягодуттьові обладнання розраховується наступним чином (формула (33)):
P =
де P-продуктивність тягодуттьові обладнання, м 3 / с;
R-продуктивність тягодувного обладнання, 14650 м 3 / год.
Швидкість газо-повітряної суміші, що виходить від джерела викиду розраховується наступним чином (формула (34)):
де W-швидкість газо-повітряної суміші, що виходить від джерела викиду, м / c;
F - площа перерізу джерела викиду, м 2, за формулою (32);
K-ККД електродвигуна тягодувного обладнання, 0,83 частки одиниць;
Р = 14650 / 3600 = 4,069 м 3 / с;
W = 4,069 / 0,5024 ∙ 0,83 = 6,723 м / с;
за формулою (31) V = 2,14793 ∙ 0,0314 = 0,067445 м 3 / с.
Зведені дані по забруднюючих речовинах наведені у таблиці 2
Таблиця 2 - Перелік забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу котельні МК-151
| Найменування речовини | ГДК, мг / м 3 | Клас небезпеки | Сумарний викид речовини | |
| г / с | т / рік | |||
| Оксиди азоту | 0,4000000 | 4 | 5,0204439 | 42,60949 |
| Вуглець чорний (сажа) | 0,1500000 | 3 | 0,6114841 | 8,820603 |
| Діоксид сірки | 0,5000000 | 4 | 2,3575345 | 34,01564 |
| Оксид вуглецю | 0,5000000 | 4 | 3,84966 | 55,5553 |
| Зола вугільна | 0,3000000 | 3 | 1,5015322 | 21,668904 |
| Пил вугільна | 0,5000000 | 3 | 0,0046398 | 0,0920509 |
| Всього речовин: 6 | 13,345294 | 162,76198 | ||
| У тому числі твердих: 3 | 2,1176561 | 30,581557 | ||
| Рідкі / газоподібних: 3 | 11,227638 | 132,18043 | ||
4. Літературні джерела
1. Е.Ю. Безугла, Г.П. Расторгуєва, І.В. Смирнова. Чим дихає промислове місто. «Гидрометеоиздат», 2001.
2. Т.А. Хван. Промислова екологія. Вища освіта. «Фенікс», 2003.
3. Інженерний захист навколишнього середовища: Навчальний посібник / За ред. О.Г. Воробйова. «Лань», 2002.