Методика розрахунку. 2.1. Розрахунок валових і максимально разових викидів забруднюючих речовин

2.1. Розрахунок валових і максимально разових викидів забруднюючих речовин

2.1.1. Розрахунок викидів твердих часток

Валовий [т/рік] і максимально разовий [г/с] викиди леткої золи і незгорілого палива від групи m штук одночасно працюючих котлів розраховується за формулою:

де, В_i - витрата натурального палива і-го котла, т/рік або г/с;

A - зольність палива, %;

α _ун - частка золи у викиді;

Г - вміст горючих речовин у викиді, %;

η _i^оч - частка твердих часток, що вловлюються золоуловлювачем i-го котла (приймається за результатами вимірювань).

Примітка. Рекомендується перераховувати максимально разовий викид у валове і навпаки з огляду на обов'язковий час роботи котлів.

При відсутності експлуатаційних даних по вмісту пальних речовин у викиді, кількість твердих частин, що викидаються, буде розраховуватися за формулою:

де, q_ун - втрата теплоти з викидом від механічної неповноти згоряння палива, % (для мазутних котлів q_ун=0, 02%);

Q_н - нища теплота згоряння палива, МДж/кг;

32, 7 - середня теплота згоряння горючих речовин у викиді, МДж/кг.

2.1.2. Розрахунок викидів оксиду сірки

Валовий [т/рік] і максимально разовий [г/с] викиди оксидів сірки SO₂ і SO₃ (у перерахуванні на SO₂) від групи з m штук одночасно працюючих котлів розраховують за формулою:

де, Bi - розрахунок палива i-го котла в якому спалюється тверде або рідке паливо, т/рік (г/с) або газоподібного тис.м³/рік (дм³/с = 1000м³/с);

S - вміст сірки в паливі на робочу масу, %;

η '_i - частка оксидів сірки які зв’язуються леткою золою в i-му котлі;

η _i'' - частка оксидів сірки, що уловлюються в золоуловлювачі i-го котла паралельно з видаленням твердих часток.

2.1.3. Розрахунок викидів оксиду вуглецю

Валовий [т/рік] і максимально разовий [г/с] викиди оксиду вуглецю від групи з m штук одночасно працюючих котлів розраховують за формулою:

де, C_CO* ― вихід оксиду вуглецю при спалюванні твердого або рідкого [г/кг] або газоподібного [г/м³] палива;

q_i^max ― втрати палива від механічної неповноти згоряння палива в i-ому котлі, %;

Вихід оксиду вуглецю при спалюванні палива твердого, рідкого або газоподібного

де, q_i^max ― втрата від хімічної неповноти згоряння палива, %;

R ― коефіцієнт, що враховує частку втрати теплоти внаслідок хімічної неповноти згоряння палива, обумовлену вмістом у продуктах неповного згоряння оксиду вуглецю: для твердого палива R = 1, для газу R = 0, 5, для мазуту R = 0, 65;

Q_T ― теплота згоряння палива, МДж/кг, МДж/м³

Величини q_i^max, q_i^xим приймаються за експлуатаційними даними або приймаються по нормативах.

2.1.4. Розрахунок викидів оксиду ванадію

Валовий [т/рік] і максимально разовий [г/с] викиди оксиду ванадію у перерахунку на пентоксид ванадію (V₂O₅) від групи з m штук одночасно працюючих котлів розраховують за формулою:

,

де, V - вміст оксиду ванадію в рідкому паливі у перерахунку на оксид ванадію, г/т;

χ _i^кот - частка осідання ванадію на поверхні нагрівання і-го котла;

η _i^оч - частка твердих часток продуктів згоряння рідкого палива, газів, що уловлюються в пристроях для очищення, і-го котла.

При відсутності даних вмісту оксидів ванадію визначається орієнтовно за формулою:

де, S - вміст середовища в мазуті, %.

Формула справедлива при значенні S> 0, 4 %.

2.1.5. Розрахунок викидів оксидів азоту

Валовий [т/рік] і максимально разовий [г/с] викиди суми оксидів азоту (NO_x) у перерахуванні на диоксид азоту (NO₂) від групи з m штук одночасно працюючих котлів розраховують за формулою:

де, ψ – коефіцієнт, що характеризує вихід оксидів азоту, кг/т умовного палива;

β ₁ – коефіцієнт, що враховує вплив на вихід оксидів азоту якості використовуваного палива;

β _2i – коефіцієнт, що враховує вплив конструкції пальника i-го котла;

β _3i – коефіцієнт, що враховує вид шлаковидалення з і-го котла;

ε _1i – коефіцієнт, що характеризує ефективність впливу рециркуляції газу в залежності від умови подачі їх у топку i-го котла;

ε ₂ – коефіцієнт, що характеризує зниження викидів оксиду азоту при двоступінчастому спалюванні палива;

r_i – ступінь рециркуляції димових газів i-го котла, %.

Для котлів паропродуктивністю більш 70 т/год коефіцієнт ψ при спалюванні газу і мазуту у всьому діапазоні навантажень, а також при високотемпературному спалюванні палива з навантаженням вище 75% номінальної визначається за формулою:

де, v_ф - фактична продуктивність котла, т/год;

v - номінальна продуктивність котла, т/год.

Якщо ж ми працюємо з котлами продуктивністю менше 70 т/год, то коефіцієнт ψ буде:

,

Для енергетичних котлів у яких спалюється паливо, коефіцієнт β ₁ розраховують за формулою:

_,

де, π _r - вміст азоту в паливі, %.

При спалюванні одночасно в топках котлів двох видів палива коефіцієнт β ₁ визначається як середньозважене значення за паливом:

де, β '₁, β ''₁, В', B'' – відповідають значенням коефіцієнтів і витратам кожного виду палива на котел.

(При навантаженнях менше номінальної величини коефіцієнт ε ₁збільшується на коефіцієнт f, що залежить від продуктивності котла).

У разі потреби експрес-оцінки викиду і (або) викидів забруднюючих речовин варто використовувати методику орієнтованого розрахунку. Тоді валовий викид (у т/рік) розраховується так:

, т/рік,

де, g_i* –питоме виділення забруднюючої речовини i-го котла, г/кг;

Р_i – витрата палива в i-му котлі за рік; кг/рік або м³/рік. Значення питомого показника g*_i приведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

2.2. Розрахунок об’єму повітря і продуктів його згоряння

При горінні відбувається хімічна взаємодія палива з атмосферним киснем і при цьому утворюється газоподібна речовина, тому нам необхідно визначитися з витратою повітря й обсягами продуктів згоряння.

Обсяги повітря і продуктів згоряння розраховують на 1 кг твердого і рідкого або на 1 м³ газоподібного палива (за нормальних умов). Склад палива задається у відсотках: твердого – за масою, а газоподібного – за об’ємом.

Прийнято використовувати такі позначення: С, Н, О, N, S, A, W – процентний вміст вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки, золи і вологи відповідно в робочій масі твердого палива, причому їхня сума дорівнює 100 %.

СН₄, C_mH_n, N, СО₂, H₂S, О, СО, Н – процентний вміст метану, граничних вуглеводнів, азоту, диоксиду вуглецю, сірководню, кисню, оксиду вуглецю, водню відповідно в 1 м³ сухого газоподібного палива, причому їхня сума дорівнює 100%.

Розрахункові характеристики видів палива варто приймати по діючих нормативах.

2.2.1. Об’ємна частка продуктів повного згоряння палива

В м³ на 1 кгспаленого твердого палива або рідкого палива

Обсяг (м³) продуктів згоряння, віднесених на 1 кг палива, звичайно поділяють на об’єм сухих газів V_cr, що складаються з три-атомних V_RO2 і дво-атомних V_R2 і об’єм водяної пари V_Н2О

Рівняння неповного згоряння органічного палива:

Аналіз продуктів згоряння палива роблять за допомогою приладу – газоаналізатора.

2.2.2. Теоретичний об’єм повітря необхідний для процесу горіння:

а) твердого і рідкого палива

б) газоподібного палива

2.2.3. Теоретичні об’єми продуктів горіння палива

а) для твердого і рідкого палива

б) для природного газу

де, d_г – вологовміст газоподібного палива, відносно до 1м³ сухого газу, г/м³; при розрахунковій температурі 10º C приймають d_г = 10 г/м³.