Безопасность технологических процессов (стр. 6 )

(5.64)

где H2S – содержание сероводорода в топливе на рабочую массу, %.

Расчет выбросов оксида углерода

Расчет количества выбросов оксида углерода ведется по формуле, г/c

(5.65)

где q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %; R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается: для твердого топлива - 1; для мазута - 0,65; для газа - 0,5; – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг или МДж/м3.

Расчет выбросов оксидов азота

Количество выбросов в пересчете на NO2 оксидов азота может быть рассчитано по формуле, г/с

(5.66)

где – удельный выброс оксидов азота при сжигании топлива на 1 МДж теплоты, г/МДж, принимаемый по табл. 5.16. В таблице обозначено: D – паропроизводительность котла, т/ч; QK – тепловая мощность парового или водогрейного котла по введенной в топку теплоте, МВт, ; aT – коэффициент избытка воздуха, подаваемого в топку котла; – тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м2, ; – площадь зеркала горения котла, м2; R – характеристика гранулометрического состава угля – остаток на сите с размером ячеек 6 мм, %. При отсутствии данных принимать R = 30%;

– безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки при сжигании природного газа: для всех дутьевых горелок напорного типа равно 2, для горелок инжекционного типа – 1,6, для горелок двухступенчатого сжигания – 0,7, при сжигании жидкого или твердого топлива – 1;

– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота: при сжигании природного газа и мазута ; при сжигании твердого топлива = 1, где – температура воздуха, подаваемого в топку на горение, оС;

– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота. При работе котла в соответствии с режимной картой = 1. При работе котла на твердом топливе = 1. В общем случае принимают при работе котла на газе = 1,225, на мазуте – = 1,113;

– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на образование оксидов азота: при сжигании природного газа ; при сжигании мазута ; при сжигании твердого топлива , где Р – степень рециркуляции дымовых газов, %;

– безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру: при сжигании природного газа ; при сжигании мазута ; при сжигании твердого топлива , где – доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха).

Таблица 5.16

Удельный выброс оксидов азота при сжигании топлива

Топливо	Тип котла	Расчетная формула для , г/МДж
Природный газ	Паровой Водогрейный
Мазут	Паровой Водогрейный
При слоевом сжигании твердого топлива	Паровой и Водогрейный

Расчет выбросов мазутной золы в пересчете на ванадий

Мазутная зола представляет собой сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов. В качестве контролирующего показателя принят ванадий, по содержанию которого в золе установлен санитарно-гигиенический норматив (предельно допустимая концентрация – ПДК).

Суммарное количество в пересчете на ванадий мазутной золы, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, можно рассчитать по формуле, г/с

; (5.67)

где GV – количество ванадия в граммах в 1 тонне жидкого топлива, при отсутствии данных химического анализа вычисляют по формуле, г/т

; (5.68)

– доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхностях нагрева мазутных котлов, которую принимают равной для котлов: 0,07 – с промежуточным пароперегревателем, когда очистка поверхностей производится в остановленном состоянии; 0,05 – без промежуточного пароперегревателя при тех же условиях очистки; 0 – для всех остальных случаев;

– степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавливающих установках, %. При отсутствии золоулавливающих устройств = 0;

- содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

Пример. Определить выбросы золовых частиц из дымовой трубы котельной, сжигающей каменный уголь с зольностью 21 % и теплотой сгорания = 16 МДж/кг. Расход топлива составляет 26 кг/с, доля золы топлива в уносе = 0,08. За котлом для очистки дымовых газов от золовых частиц установлен циклон со степенью очистки = 91%. Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива в котлах составляют 3%.

Решение. Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) MТВ, поступающих в атмосферу с дымовыми газами теплогенерирующей установки, может быть определено по формуле (5.62), г/c

.

5.12. Рассеивание в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий

Расчет вредных выбросов представляет собой сложную задачу, поэтому для понимания ниже приведена одна из методик расчета рассеивания вредных выбросов в атмосферном воздухе [33].

Расчет рассеивания вредных веществ

в атмосферном воздухе

Для выбросов нагретой или холодной газовоздушной смеси через одиночные точечные источники с круглым устьем расчет максимальных концентраций вредных веществ в приземном воздухе на расстоянии от источника загрязнения ведут по формуле, мг/м3

, (5.69)

где A - коэффициент распределения температуры воздуха, зависящий от метеорологических условий местности и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и равный: 250 - для Республики Бурятии и Читинской области; 200 - для Европейской части РФ, Дальнего Востока, остальной территории Сибири; 180 – для Урала; 140 – для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской и Ивановской областей;

- массовый расход вредного вещества, выбрасываемого в атмосферный воздух, г/с;

- безразмерный коэффициент скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для пыли, газов и мелкодисперсных аэрозолей = l, для пыли и золовых частиц при степени улавливания более 90% = 2; для пыли и золовых частиц при степени улавливания менее 90% = 2,5);

и - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса. Коэффициент может быть определен через параметр :

при <100, при > 100,

(5.70)

где ;

- скорость выхода загрязненных газов из устья источника, м/с;

- диаметр устья источника выброса, м; ;

- высота источника выбросов над уровнем земли, м.

- разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха , оС. Температура атмосферного воздуха принимается равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года;

– объемный расход газовоздушной среды через устье источника выброса, м3/с;

– безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от критической скорости ветра:

при > 2;

при 2 >> 0,5; (5.71)

при < 0,5,

где ;

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. В случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, = 1.

Предельно допустимый выброс в атмосферный воздух i вредного вещества в выбрасываемой газовоздушной смеси не должен превышать следующих значений, г/с

, (5.72)

где - предельно допустимая максимально-разовая концентрация вредного вещества в приземном атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3. Для некоторых вредных веществ значения приведены в табл. 5.13.

Расчет минимально необходимой высоты трубы,

исходя из условия рассеивания вредных веществ

в атмосферном воздухе

Минимальная высота источника выброса над уровнем земли, исходя из условия рассеивания вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе на высоте менее 2 м (т. е. применяется условие непревышения предельно допустимых концентраций вредных веществ от источника выброса в приземном воздухе), может быть определена по формуле, м

, (5.73)

где – количество выбросов i вредного загрязняющего вещества из источника выброса, г/с;

– предельно допустимая максимальная разовая концентрация i вредного загрязняющего вещества в приземном воздухе (табл. 5.13), мг/м3;

– фоновые концентрации вредного загрязняющего вещества в районе расположения источника выбросов, мг/м3.

Расчет минимальной высоты, например дымовой трубы, должен производиться по количеству выбросов золы и твердых частиц в единицу времени через устье источника выбросов (дымовую трубу) , уносимые дымовыми газами, и на совместное количество выбросов в единицу времени оксидов азота и оксидов серы .

При расчете на совместный выброс оксидов азота и серы, первый сомножитель под корнем в формуле (5.73) должен быть заменен на следующий

. (5.74)

При расчетах минимально необходимой высоты дымовой трубы предварительно должно быть сделано предположение о высоте трубы, т. е. задана ее высота . В расчетах добиваются, чтобы расхождение между и составляло не более 5%. За необходимую минимальную высоту дымовой трубы принимают большую из двух найденных по выбросам твердых веществ и совместный выброс оксидов азота и серы .

Пример. Определить минимально необходимую высоту дымовой трубы, исходя из условия рассеивания золовых частиц в атмосферном воздухе, для котельной, данные по которой приведены в примере п. 5.10. Котельная расположена в г. Томске. Скорость выхода загрязненных газов из устья дымовой трубы = 20 м/с; диаметр устья трубы = 2,5 м. Температура уходящих газов 140 оС. Фоновая концентрация твердых частиц в зоне расположения котельной составляет 0,03 мг/м3.

Решение. Минимальная высота источника выброса над уровнем земли, исходя из условия рассеивания золовых частиц в атмосферном воздухе на высоте менее 2 м, может быть определена по формуле (5.73). Перед тем как воспользоваться этой формулой, определим некоторые вспомогательные величины.

Зададим предварительно высоту трубы: = 100 м.

Для г. Томск средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по [35] составит 18,3 оС.

Выбросы золы возьмем из примера п. 5.11: = 73,7 г/с;

Предельно допустимая концентрация золовых частиц в атмосферном воздуха на уровне 2 м от поверхности земли взята из табл. 5.13: = 0,15 мг/м3.

Коэффициент распределения температуры воздуха A для г. Томска составит 200.

Коэффициент скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе: F = 2;

Определим критическую скорость ветра , для чего найдем предварительно параметр и объемный расход газов через устье трубы :

;

м3/с,

тогда м/с.

Безразмерные коэффициенты и будут:

;

.

Принимаем условие, что котельная расположена на слабопересеченной местности и = 1.

Минимально необходимая высота дымовой трубы для рассеивания золовых частиц составит (формула (5.73)), м

.

Как видно из расчета, полученное значение минимальной высоты дымовой трубы м отличается от ранее заданной = 100 м менее чем на 5%, поэтому расчет считаем законченным.