Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Инвентаризация выбросов в атмосферу загрязняющих веществ котлоагрегатами малой мощности, работающими на природном газе

С учетом расположения большей части территории нашей страны в умеренных и северных широтах проблема отопления и горячего водоснабжения жилых, административных и производственных зданий является весьма актуальной. Кроме обеспечения потребностей жилищно-коммунального сектора, тепловая энергия очень востребована промышленностью для производственных нужд, поскольку «острый» пар зачастую является необходимым элементом технологического процесса. Многообразие действующих котлоагрегатов чрезвычайно велико, они различаются:

  • • по мощности;
  • • назначению (энергетические, отопительные, технологические и т.д.);
  • • виду топлива (твердое, жидкое, газообразное);
  • • конструктивному исполнению.

Соответственно, различается и состав дымовых (топочных) газов этих котлоагрегатов. В подпараграфах 5.1.1—5.1.2 мы рассмотрим расчетную инвентаризацию выбросов котлов малой мощности, работающих на газовом и твердом топливе, в качестве нормативно-методических документов будут использованы соответствующие методики[1] [2].

Перед выполнением расчетов необходимо задать следующие исходные данные:

  • • номинальную тепловую мощность котлоагрегата — NT, кВт;
  • • расход природного газа:
    • — за год — В, тыс. м[3]Дод;
    • — в январе — В', тыс. м[3] (принимается, что котлоагрегат работает с наибольшей интенсивностью именно в январе);
  • • продолжительность работы котельной:
  • — за год — Т', час/год;
  • — в январе — V, ч;
  • • производительность дымососа — м[3]/с;
  • • объем топочного пространства — VT, м[3];
  • • коэффициент избытка воздуха — а/
  • • наинизшую теплотворную способность газа — Q МДж/м[3].

Внимание! Все величины следует подставлять в формулы именно в указанной размерности! Следует знать, что химический состав дымовых газов очень сложен и, кроме того, достаточно изменчив (зависит, в частности, от режима горения и других параметров). Однако, согласно нормативному методу, в составе выбросов котлоагрегатов, работающих на природном газе, подлежат учету только пять загрязняющих веществ: оксид углерода, оксид и диоксид азота, бензапирен и диоксид серы (только при наличии в природном газе сероводорода или меркаптановой серы).

Расчет величины выброса монооксида углерода. Величина выброса:

где Ссо удельный выход оксида углерода при сжигании топлива (безразмерная величина), рассчитываемый по формуле

где q3 — потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, проценты. Для камерной топки q3 = 0,2%; R — коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива. Для природного газа R = 0,5; Q — наинизшая теплота сгорания топлива, МДж/м3 (см. индивидуальный вариант); qA потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %. Для камерных топок (используемых для сжигания газа) qA = 0%; ku — безразмерный коэффициент.

Коэффициент kn и расход газа:

  • а) при расчете валового выброса коэффициент kn = 0,001, количество израсходованного газа В подставляется в формулу в тыс. м3/год;
  • б) при расчете массового выброса kn = 1,0; B = BS фактическому секундному расходу газа, м3/с (по данным за январь).

Расчет величины выброса оксидов азота (NOr). В дымовых газах котлоагрегатов оксиды азота представлены N205. NO и N02, обобщенно — NOr Величина выброса:

где К^о2 параметр, рассчитываемый но формуле

где Мф — фактическая тепловая мощность котла (по введенному в топку топливу), МВт, ЛГф = BsQ (обратите внимание: в формулу (5.5) ЛГф подставляется в МВт), Bs фактический секундный расход газа, м3/с, но данным за январь; — безразмерный коэффициент, равный: 1,6 — для инжекционных горелок (без дутьевого вентилятора), 1,0 — для дутьевых горелок; Pf — безразмерный коэффициент, учитывающий температуру подаваемого в горелку воздуха, равный в общем случае 1,0; ра — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота. В общем случае Ра = 1,225; k„ — безразмерный коэффициент:

  • а) при расчете валового выброса kn = 0,001; В — количество израсходованного газа, тыс. м3/год;
  • б) при расчете массового выброса ka = 1,0; В = BS — фактический секундный расход газа, м3/с (по данным за январь).

Далее следует учесть, что в атмосфере происходит трансформация оксидов азота, выброшенных из дымовой трубы. С учетом этой трансформации величина выбросов рассчитывается раздельно для N02 и NO (табл. 5.1):

Таблица 5.1

Величина выбросов оксидов азота с учетом их трансформации в атмосфере

Наименование вещества

Величина выброса

массового, г/с

валового, т/год

Оксид азота

0,13 • МмШ,

0,13 • МвШх

Диоксид азота

0,8 • Мм NOj-

0,8 • М„ NOv

Расчет величины выброса диоксида серы. Величина выброса диоксида серы вычисляется по формуле

где В — расход природного газа; рг — плотность газа, кг/м3; S’ — содержание серы в топливе на рабочую массу, % масс.; kn — безразмерный коэффициент.

При расчете:

  • а) валового выброса В равен годовому расходу топлива, гыс. м3/год, kn = 1,0;
  • б) массового выброса В = Bs — фактическому секундному расходу газа, м3/с (по данным за январь), kn = 103.

Расчет величины выброса бензапирена. Концентрация бензапирена, мг/ м3, в сухих дымовых газах сгорания природного газа в котлах малой мощности рассчитывается по формуле

где at коэффициент избытка воздуха; qv теплонапряжение топочного объема по введенному топливу, кВт/м3:

где VT — объем топочного пространства, м3 (внимание: в данную формулу Л^ф входит в кВт); /ед — коэффициент, определяемый по номограмме рис. 5.1 в зависимости от относительной нагрузки котла N(^/Nj,

Зависимость коэффициента кот относительной нагрузки котла М/N

Рис. 5.1. Зависимость коэффициента кл от относительной нагрузки котла Мф/NT

С учетом производительности дымососа Wa, м3/с, массовый выброс бензапирена, г/с, составит

В свою очередь, валовый выброс бензапирена, т/год:

Практические задания

Исходные данные, необходимые для выполнения работы, приведены по вариантам в табл. 5.3.

Отчет о выполнении работы должен содержать:

  • а) исходные данные своего варианта;
  • б) ход вычислений;
  • в) результаты расчетов в форме итоговой табл. 5.2.

Таблица 5.2

Результаты инвентаризации выбросов в атмосферу загрязняющих веществ котлоагрегатами малой мощности, работающих

на природном газе

Наименование ЗВ

Величина выброса

массового, г/с

валового, т/год

Таблица 53

Варианты индивидуальных заданий для расчета выбросов котлоагрегатов малой мощности, работающих на природном газе

варианта[8]

Сведения о топливе

Продолжи- тельность работы, ч, год/январь

Сведения о котлоагрегате

Расход газа, год/ январь, тыс. м3

Плотность газа рг, кг/м3

Содержание серы в топливе на рабочую массу S',

% масс.

Наинизшая теплота сгорания газа Q', МДж/м3

Номинальная тепловая мощность iVT, кВт

Коэффициент избытка воздуха а,

Тип горелки

Объем топки Рт, м3

Производительность дымососа 1ГД, м3

1

980/185

0,83

10,1

35,8

4360/744

3200

U

Дутьевая

4,1

1,7

2

547/122

0,77

2,5

37,0

8760/720

1900

1,2

Инжскционная

2,8

2,2

3

612/111

0,79

7,8

36,3

4200/744

2000

1,05

Инжекционная

2,9

4,3

4

205/31

0,81

4,4

35,8

8760/735

650

1,4

Дутьевая

1,5

3,3

5

1124/252

0,76

3,0

34,7

5600/744

3400

1,3

Дутьевая

6,6

4,5

6

823/118

0,72

5,7

37,1

5120/720

1800

1,25

Инжскционная

3,6

4,1

7

498/88

0,84

11,2

37,4

4320/744

1400

1,3

Инжекционная

3,8

2,8

8

598/105

0,79

3,3

38,2

4400/744

1500

1,1

Инжекционная

3,4

3,3

9

777/146

0,73

4,7

36,4

4200/720

2100

1,15

Дутьевая

4,2

6,1

10

325/49

0,83

6,2

35,6

5100/705

750

1,2

Дутьевая

3,7

5,3

11

973/148

0,81

3,4

36,1

4500/630

2500

1,15

Инжекционная

3,3

5,1

12

630/108

0,74

7,1

35,7

5320/738

1500

1,35

Дутьевая

2,2

2,4

варианта1

Сведения о топливе

Продолжи- тельность работы, ч, год/январь

Сведения о котлоагрегате

Расход газа, год/ январь, тыс. м3

Плотность газа рг, кг/м3

Содержание серы в топливе на рабочую массу S’,

% масс.

Наинизшая теплота сгорания газа Q, МДж/м3

Номинальная тепловая мощность NT, кВт

Коэффициент избытка воздуха а,

Тип горелки

Объем тонки VT, м3

Производительность дымососа Wa, м3

13

1098/235

0,78

9,3

36,2

4700/660

3600

1,2

Инжскционная

5,1

4,9

14

470/86

0,75

5,2

35,9

6400/744

1200

1,4

Инжекционная

1,7

1,9

15

760/105

0,77

8,5

37,1

5400/650

1850

1,15

Дутьевая

2,4

2,4

16

830/150

0,82

7,4

36,3

6200/720

2400

1,1

Инжекционная

3,1

5,2

17

740/98

0,84

10,3

34,8

5700/640

1550

1,25

Дутьевая

2,2

3,2

18

990/95

0,81

5,7

35,9

5200/570

1850

1,2

Инжекционная

2,4

4,2

19

570/90

0,76

6,5

36,9

4900/670

1500

1,3

Дутьевая

2,0

5,8

20

960/160

0,73

4,5

37,3

6500/744

2450

1,4

Инжекционная

3,2

5,2

21

730/100

0,81

5,3

36,1

7200/730

1480

1,05

Инжекционная

2,0

3,5

22

1020/210

0,8

7,1

37,0

6700/690

3360

1,15

Дутьевая

4,4

4,8

23

850/145

0,84

6,8

36,3

5500/660

2500

1,2

Инжекционная

3,2

5,1

24

650/90

0,77

9,7

36,6

4800/620

1600

1,35

Дутьевая

2,2

2,7

25

970/170

0,72

10,3

35,3

8760/744

2450

1,4

Инжекционная

3,3

3,4

  • [1] Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжиганиитоплива в котлах производительностью менее 30 т пара в час или менее 20 Гкал в час. М. :
  • [2] ОАО «ВТИ», 1999 ; Методическое письмо «НИИ Атмосфера» от 17 мая 2000 г. № 335/33-07
  • [3] «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определениявыбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час или менее 20 Гкал в час”» ; Изменения к методическомуписьму «НИИ Атмосфера» от 17 мая 2000 г. № 335/33-07 «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определения выбросов вредных веществв атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час илименее 20 Гкал в час”».
  • [4] «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определениявыбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час или менее 20 Гкал в час”» ; Изменения к методическомуписьму «НИИ Атмосфера» от 17 мая 2000 г. № 335/33-07 «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определения выбросов вредных веществв атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час илименее 20 Гкал в час”».
  • [5] «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определениявыбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час или менее 20 Гкал в час”» ; Изменения к методическомуписьму «НИИ Атмосфера» от 17 мая 2000 г. № 335/33-07 «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определения выбросов вредных веществв атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час илименее 20 Гкал в час”».
  • [6] «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определениявыбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час или менее 20 Гкал в час”» ; Изменения к методическомуписьму «НИИ Атмосфера» от 17 мая 2000 г. № 335/33-07 «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определения выбросов вредных веществв атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час илименее 20 Гкал в час”».
  • [7] «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определениявыбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час или менее 20 Гкал в час”» ; Изменения к методическомуписьму «НИИ Атмосфера» от 17 мая 2000 г. № 335/33-07 «О проведении расчетов выбросов вредных веществ в атмосферу по “Методике определения выбросов вредных веществв атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час илименее 20 Гкал в час”».
  • [8] Принять, что во всех вариантах рециркуляция дымовых газов и ступенчатый ввод воздуха отсутствуют.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >