75 группа 2 вариант / Природоохранные технологии ТЭС / МУ 1995

1.3 Твердые частицы

Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива) Мтв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов (г/с, т/год, т/квартал, т/мес.), вычисляют по одной из двух формул [7]

	Мтв = В	Ar		αун (1− ηз )					(1.20)
		100 − Гун
или
						Qr
Мтв	= 0, 01В	αунАr + q				i	(1	− ηз ) ,	(1.21)
				4	32, 68
где В – расход топлива, г/с (т/год,					т/квартал, т/мес.); Ar –				зольность
топлива на рабочую массу, %; Гун –						содержание горючих в уносе, %;

αун – доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе); ηз – доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях, с учетом залповых выбросов; q4 – потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %; Qir – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

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

Количество летучей золы Мз, г/с (т/год, т/квартал, т/мес.), входящее в суммарное количество твердых частиц, уносимых в атмосферу,

вычисляют по формуле
Мз = 0, 01BAr αун (1− ηз ) .	(1.22)

Количество твердых частиц Мк, г/с (т/год, т/квартал, т/мес.), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу в виде коксовых остатков, при сжигании

твердого топлива определяют по формуле
Мк = Мтв − Мз .	(1.23)

1.4. Мазутная зола в пересчете на ванадий

Мазутная зола представляет собой сложную смесь, состоящую в основном из оксидов металлов. Биологическое воздействие ее на окружающую среду рассматривается как воздействие единого целого. В качестве контролирующего показателя принят ванадий, по содержанию которого в золе установлен санитарно-гигиенический норматив (ПДК, табл. П1).

Суммарное количество мазутной золы Мм.з., г/с (т/год, т/квартал, т/мес.) в пересчете на ванадий, поступающей в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании мазута, вычисляют по формуле [7]

11

			η( v)
Мм.з.	= Gv B(1− ηос ) 1	−	зу	.	(1.24)
			100

Здесь ηос – доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхности нагрева мазутных котлов, которую можно принять при решении задач равной 0,07; η(зуv) – степень очистки дымовых газов от

мазутной золы в золоулавливающих установках, %, Gv – количество ванадия, содержащегося в 1 т мазута, г/т, может быть определено по приближенной формуле

GV = 2222Ar ,

(1.25)

где 2222 – эмпирический коэффициент; Ar – содержание золы в мазуте на рабочую массу, %.

12

2.РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

ВАТМОСФЕРЕ

2.1.Максимальное значение приземной концентрации при вы-

бросе вредного вещества Cм, мг/м3, от z расположенных на площадке близко друг от друга одиночных источников, имеющих равные значения высоты, диаметра устья, скорости выхода в атмосферу и температуры газовоздушной смеси, при неблагоприятных метеороло-

гических условиях на расстоянии xм, м, от источника определяется по формуле [3]

C		=	A ∑ MFm n η	3		z			,	(2.1)
	м		H2			∑ V
							T
						г

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; ∑М – суммарная мощность выброса всеми источниками в атмосферу, г/с; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H – высота источника выброса над уровнем земли, м; η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, ° С; ∑Vг – суммарный расход выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, м3/с.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

а) 250 – для районов Средней Азии, Бурятского АО и Читинской области;

б) 200 – для Европейской территории России: для южных районов, Нижнего Поволжья, Кавказа, для Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;

	в) 180	–	для Европейской территории РФ и Урала от 50° до
52°	с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше
районов;
	г) 160	–	для Европейской территории РФ и Урала севернее
52°	с. ш. (за исключением Центра);
	д) 140	–	для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской,

Калужской, Ивановской областей.

13

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) – 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % – 2; от 75 до 90 % – 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки – 3.

Суммарный выброс вредных газов, приведенных к диоксиду серы, определяется с учетом соотношения ПДК NO2 и SO2 (табл. П1):

M∑ = MSO2 + 5,85MNO2 .

(2.2)

Коэффициент h при решении задач можно принять равным 1. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от

параметров f, v ,

v′

и f .

м

M

e

f =1000

w02 D

,

(2.3)

H2 D T

где D –

диаметр устья источника выброса, м; w0

– средняя скорость

выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

vм = 0, 65 3

V1 DT

,

(2.4)

H

где V1 –

расход газовоздушной смеси: V1 =(pD2 w0 )

4 .

v¢м = 1,3 w0 D ,

(2.5)

H

fe = 800 (v¢м )3 .

(2.6)

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формулам

m =

1

при f < 100 ,

(2.7 а)

0, 67

+ 0,1 f + 0, 34 3 f

m =

1,

47

при f ³ 100 .

(2.7 б)

3 f

Для fe < f < 100 значение коэффициента m вычисляется при f = fe. Коэффициент n для предприятий энергетики равен 1.

2.2. Расстояние xм, м, от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических

14

условиях достигает максимального значения См, определяется по формуле

xм	=	5 − F	Hd ,	(2.8)
	4

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам

d = 2, 48(1+ 0, 28 3

)

при vм ≤ 0,5 ,

fe

(2.9 а)

d = 4,95 vм (1+ 0, 28 3

)

при 0,5 < vм ≤ 2 ,

f

(2.9 б)

d = 7

(1+ 0, 28 3

) при vм > 2 .

vм

f

(2.9 в)

При f > 100 или T ≈ 0 значение d находится по формулам

d = 5, 7

при v′ ≤ 0,5 ,

(2.10 а)

м

d = 11, 4 v′

при 0,5 < v′ ≤ 2 ,

(2.10 б)

м

м

d = 16

при v′ > 2 .

v′

(2.10 в)

м

м

2.3. При опасной скорости ветра uм приземная концентрация вредных веществ С (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле

С = s1 См,	(2.11)
где s1 – безразмерный коэффициент,	определяемый в зависимости от
отношения x/xм и коэффициента F по формулам

x

4

x

3

x

2

x

s1

= 3

− 8

+

6

при

≤ 1,

(2.12 а)

xм

xм

xм

xм

s

=

1,13

при 1 <

x

≤ 8 ,

(2.12 б)

2

1

x

xм

0,13

+ 1

xм

s

=

x x

м

при F ≤ 1,5 и

x

> 8 ,

(2.12 в)

x

2

1

x

xм

3,58

− 35, 2

+120

x

м

xм

15

s

=

1

при F > 1,5 и

x

> 8 . (2.12 г)

2

1

x

x

x

м

0,1

+ 2, 47

−17,8

xм

xм

2.4. В случае наличия совокупности источников выброса вклады этих источников (или их части) могут учитываться в расчетах загрязнения воздуха путем использования фоновой концентрации Сф (мг/м3), которая для отдельного источника выброса характеризует загрязнение атмосферы в городе или другом населенном пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный.

Концентрация вредного вещества в этом случае определяется из соотношения:

Cм/ = Cф + Cм .

(2.13)

16

3. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задача 1. Определить суммарное количество загрязняющего вещества Х, поступающего в атмосферу с дымовыми газами от котельной установки, работающей на угле Подмосковного бассейна. Расход натурального топлива на котел составляет 190 т/ч; потери от механической неполноты сгорания топлива 0,55 %. Измерениями установили, что концентрация вещества Х в сухих дымовых газах равна 200 мг/нм3 (при нормальных условиях), а концентрация О2 в месте отбора пробы 8 %. Ответ выразить в т/ч.

Примечание. Массовая концентрация Сj загрязняющего вещества j рассчитывается по измеренной концентрации Cизм., мг/нм3:

C j = Cизмj	. α			,
		α	0

где α – коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы – с достаточной степени точности может быть найден по приближенной кислородной формуле

α =	21		.
	21	− O2

Здесь О2 – измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов.

Задача 2. Какое значение показал кислородомер в месте отбора пробы дымовых газов котла, работающего на низкосернистом мазуте, если известно, что массовый выброс вредного вещества Х составлял 200 г/с, а измеренная концентрация вещества Х – 150 мг/нм3 (в сухих дымовых газа при нормальных условиях). Расход топлива равен 300 т/ч; потери тепла от механической неполноты сгорания – 0,2 %.

Задача 3. Определить годовой валовый выброс вредного вещества Х в атмосферу от котельной установки, сжигающей природный газ (Саратов – Москва), с расходом топлива 80 м3/с. Измеренные величины концентрации вещества и содержания кислорода составляют соответственно 280 мг/нм3 и 6 % (для сухих дымовых газов и нормальных условий). Котельная установка работает 5600 ч в году.

Задача 4. Определить суммарное количество загрязняющего вещества Х, поступающего в атмосферу с дымовыми газами от котельной установки, работающей на природном газе. Расход натурального топлива на котел составляет 150 т/ч. Измерения показали, что концентрация вещества Х в дымовых газах равна 200 мг/нм3 при стандартных условиях.

17

Задача 5. Каков объемный расход сухих дымовых газов выбрасываемых в атмосферу котлоагрегатом, при условии, что концентрация оксидов азота в них (в пересчете на NO2) равна нормативу по ГОСТ Р 50831-95? Расход топлива (уголь) составляет 120 кг/с, а мощность выброса – 350 г/с.

Задача 6. Котельная установка работает на угле Кузнецкого бассейна марки «А». Концентрация вредного вещества Х во влажных дымовых газах равна 200 мг/нм3 при температуре газов 100 ° С и нормальном атмосферном давлении. Измеренная концентрация кислорода равна 7 %. Определить концентрацию вредного вещества при стандартных условиях.

Задача 7. Определить годовой валовый выброс диоксида серы в атмосферу от котельной установки, сжигающей сернистый мазут, с расходом топлива 65 кг/с (коэффициент q4 = 0,2 %). Измеренные величины концентрации SO2 и содержания кислорода составляют соответственно 280 мг/нм3 и 6 % (во влажных дымовых газах при нормальных условиях). Котельная установка работает 6300 ч в году.

Задача 8. Определить концентрацию оксидов азота (в пересчете на NO2) в дымовых газах котла, если известно, что топливом является уголь Новомосковского месторождения марки «Д». Концентрация, измеренная во влажных газах при температуре 120 ° С и нормальном атмосферном давлении, превышает в 2 раза норматив по ГОСТ Р 50831-95. Коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы равен 1,35.

Задача 9. На котлоагрегате БКЗ-210 в качестве топлива используется промпродукт кузнецких каменных углей марки «Г». Коэффициент избытка воздуха в прямоточных горелках равен 0,95, доля первичного воздуха – 0,24, степень рециркуляции дымовых газов – 4 %. Рассчитать удельный выброс оксидов азота (в пересчете на NO2).

Задача 10. На котлоагрегате ТП-87, использующем в качестве топлива кузнецкий уголь марки «Т», установлены вихревые горелки. Коэффициент избытка воздуха в горелках равен 1,1, доля первичного воздуха – 0,2. Рециркуляции дымовых газов не производится. Рассчитать удельный выброс оксидов азота (в пересчете на NO2).

Задача 11. Известно, что концентрация оксидов азота в дымовых газах котла при стандартных условиях равняется 550 ppm. Топливом является уголь Донецкого бассейна марки «Д». Каков удельный выброс оксидов азота (в пересчете на NO2)?

Задача 12. На котельной установке, сжигающей уголь Воркутинского месторождения, установлены прямоточные горелки. Определить концентрацию NOx (в пересчете на NO2) в дымовых газах, если коэф-

18

фициент избытка воздуха в горелках составляет 1,3, доля первичного воздуха – 0,15, а рециркуляция дымовых – 20 %.

Задача 13. На котлоагрегате, сжигающем уголь Черногорского месторождения, установлены вихревые горелки. Рассчитать концентрацию NOx (в пересчете на NO2) в дымовых газах котла, если коэффициент избытка воздуха в горелках составляет 1,0, доля первичного

воздуха – 0,2, а рециркуляция дымовых газов отсутствует.

Задача 14. Котел БКЗ-500-140-1 работает на березовском угле «2Б». Топливо подается через прямоточные горелки. Коэффициент избытка воздуха в горелках равен 1,1, доля первичного воздуха – 0,14. Найти степень рециркуляции дымовых газов, если известно, что кон-

центрация NO2 составляет 0,36 г/м3 при стандартных условиях. Задача 15. Концентрация оксидов азота (в пересчете на NO2) в су-

хих дымовых газах котла ТПП-215, работающего на нерюнгринском угле марки «3СС», равна 443,9 ppm при стандартных условиях. Коэффициент избытка воздуха в вихревых горелках составляет 1,1, рециркуляция дымовых газов отсутствует. Определить долю первичного воздуха.

Задача 16. Определить массовую концентрацию оксидов азота (в пересчете на NO2) во влажных дымовых газах котла при коэффициенте избытка воздуха в ЗАГ для нормальных условий при сжигании природного газа. Среднеинтегральная температура продуктов сгорания и их время пребывания в ЗАГ соответственно равны 1710 ° С и 0,45 с. На котле установлены двухпоточные горелки стадийного сжигания. Коэффициент избытка воздуха в горелке составляет 1,0, а присосы хо-

лодного воздуха в топку – 0,1. Отраженный поток в ЗАГ равняется

0,9 МВт/м2.

Задача 17. Определить массовую концентрацию оксидов азота (в пересчете на NO2) во влажных дымовых газах котла при коэффициенте избытка воздуха в ЗАГ для нормальных условий при сжигании высокосернистого мазута. Среднеинтегральная температура продуктов сгорания и их время пребывания в ЗАГ соответственно равны 1650 ° С и 0,6 с. На котле установлены многопоточные горелки стадийного сжигания. Коэффициент избытка воздуха в горелке составляет 1,05, а присосы холодного воздуха в топку – 0. Отраженный поток в ЗАГ равняется 1,115 МВт/м2. Рециркуляция дымовых газов не осуществляется.

Задача 18. Массовая концентрация оксидов азота (в пересчете на NO2) во влажных дымовых газах котла при коэффициенте избытка воздуха в ЗАГ для нормальных условий при сжигании природного газа (Ярино – Пермь) равняется 400 мг/м3. Произвести пересчет этой концентрации на стандартные условия, если известно, что коэффициенты

19

избытка воздуха в горелке – 1,07, в месте отбора газов на рециркуляцию – 1,2, присосы холодного воздуха в топку– 0,05. Газы рециркуляции вводятся в шлицы под горелки. Доля рециркуляции газов – 0,06.

Задача 19. Определить массовую концентрацию оксидов азота (в пересчете на NO2) в дымовых газах котла для стандартных условий, если установлено, что эта же величина во влажных дымовых газах при коэффициенте избытка воздуха в ЗАГ для нормальных условий при сжигании малосернистого мазута равняется 230 мг/м3. Коэффициент избытка воздуха в горелке – 1,02, а присосы холодного воздуха в топку – 0,02. Для уменьшения выброса NOx в ЗАГ производится ввод влаги с отношением к расходу топлива 0,125.

Задача 20. Определить массовую концентрацию оксидов азота (в пересчете на NO2) во влажных дымовых газах котла при коэффициенте избытка воздуха в ЗАГ для нормальных условий при сжигании низкосернистого мазута. Среднеинтегральная температура продуктов сгорания и их время пребывания в ЗАГ соответственно равны 1910 К и 0,55 с. На котле установлены унифицированные горелки. Коэффициент избытка воздуха в горелке составляет 1,05, а присосы холодного воздуха в топку – 0,05. Теплонапряжение зоны активного горения равняется 1,725 МВт/м2, а средняя тепловая эффективность поверхностей, ограничивающих ЗАГ, – 0,425. Рециркуляция дымовых газов не осуществляется.

Задача 21. Определить годовой валовый выброс диоксидов серы, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котла, если известно, что котел работает 7500 ч/год на низкосернистом мазуте с расходом 60 г/с. Доля оксидов серы, улавливаемых в сероулавливающей установке, равна 0,972. Сероулавливающая установка работает 6000 ч/год. Для борьбы с вредными выбросами установлены сухие золоуловители.

Задача 22. Котельная установка работает на светлановском угле, расход которого составляет 100 т/ч. Сероулавливающая установка отсутствует. Для уменьшения выбросов твердых частиц используются мокрые золоуловители. Определить массовый выброс диоксида серы.

Задача 23. Рассчитать расход высокосернистого мазута, если известно, что массовый валовый выброс диоксидов серы, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котла, равен 150 г/с. Котел работает 7000 ч/год. Доля оксидов серы, улавливаемых в сероулавливающей установке, равна 0,95. Сероулавливающая установка работает 6500 ч/год. Для борьбы с вредными выбросами установлены мокрые золоуловители.

Задача 24. Определить суммарное количество твердых частиц, а также количество летучей золы и твердых частиц, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата, работающего на угле

20