Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций

2



Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет



Кафедра ЭА и МЛК















Расчётно-практическая работа по теме:

“Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций”


1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ



Марка котла

Количество котлов

Марка топлива

Тип золоуловителя

 КЕ-4-14

КЕ-6,5-14

1

1

Воркутинский уголь, Ж

Блоки циклонов



2. ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ



Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках,- нетоксичные диоксид углерода СО2 и водородный пар Н2О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются также свободные вещества, как оксид углерода СО, оксиды серы SOn, азота NOn, сажа, соединения свинца, канцерогенные вещества (бенз(а)пирен) и др.



3. РАСЧЕТ СУММАРНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА



Расход топлива одним колом, г/с,



,



где  - номинальная паропроизводительность i-го котла, , ,;

 - энтальпия пара при сжигании угля, ,;

 - энтальпия питательной воды, , ;

 - низшая теплота сгорания топлива, ,;

 - коэффициент полезного действия котла, ,


,

.



Суммарный расход топлива всеми котлоагрегатами тепловой станции ,,



,

.



4. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ



Выбросы твердых веществ (золы), ,



,



где  - зольность топлива на рабочую массу, %,;

 - безразмерный коэффициент, зависящий от типа топок и вида топлива, ;

 - коэффициент полезного действия золоуловителя, ,



.



Выбросы оксидов серы, ,



,


где  - содержание серы в топливе на рабочую массу, %, ;

 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива, ;

 - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе, ,



.



Выбросы оксидов азота, ,







где  - количество оксидов азота, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, , ;

	 - коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений, ,







Расчет выбросов окиси углерода, ,



,



где  - количество оксидов углерода, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, ,;

  - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %, ,


.



5. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ



Объем дымовых газов, выходящих из трубы за 1 с,,



,



где  - температура уходящих газов, ,;

 - действительный суммарный объем продуктов сгорания на один кг топлива, ,



,



где  - теоретический объем продуктов сгорания соответственно трехатомных газов, азота, водяных паров и воздуха на 1 кг топлива,, ; ; ; ; ,



,

.



Диаметр устья дымовой трубы, м,



,


где  - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы, , ,



.



Предварительное значение минимальной высоты дымовой трубы, м, 



,



где  - коэффициент, учитывающий метеорологические условия местности, ;

 - масса i-го вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, ;

 - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания твердых частиц в атмосфере, ; ;

 - максимальная разовая предельно допустимая концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе, , ; ; ;

 - фоновая концентрация i-го вещества, характерная для данной местности, , ;

 - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси  и средней температурой окружающего атмосферного воздуха самого жаркого месяца  ,, , ,


;

;

;

;

;



Принимаем 

Из ряда кирпичных дымовых труб ; 



6. ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ ВЫБОРА ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ



Действительная скорость выхода дымовых газов



,



где  - диаметр устья трубы, м, 







Безразмерные параметры:


 ;

 ;

 ;

, так как >2



Максимальная приземная концентрация каждого вредного вещества:



 ;

;

 ;

 .



7. АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ИСТОЧНИКА ВЫБРОСОВ ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ



Расстояние ,м от источника выбросов, на котором приземная концентрация i-го вещества при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения :



,


где  - безразмерный коэффициент, при <100 и >2



 ;

, 

, .



Значение опасной скорости ,м/с на уровне земли, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ:



При >2  



Приземная концентрация i-го вредного вещества, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х, м от источника выброса при опасной скорости ветра :



,

атмосфера сжигание топливо примесь

где  - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения ,

для золы:



при , ,

;

при  ,

;

при  ,

;

при  , ;

при , ;

при , ;

для ,,:

при  ,

;

при  ,

;

при  ,

;

при ,, ;

при , , ;

при , , .

;

;

;

.



Результаты расчетов занесем в Таблицу 1.



Таблица 1 Значения концентраций вредных примесей

 Расстояние,

м

Концентрации вредных примесей, 











50

0,058

0,011

0,002

0,0072

100

0,172

0,037

0,0081

0,024

200

0,364

0,099

0,021

0,063

400

0,356

0,137

0,029

0,088

800

0,22

0,099

0,021

0,063

1200

0,132

0,067

0,014

0,043



На основании полученных значений сi построим график зависимости концентраций вредных веществ от расстояний источника выброса рисунок 1.





Рисунок 1 Зависимость приземной концентрации вредных примесей от расстояния источника выбросов.


ЛИТЕРАТУРА



Пугин Б.И. Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2000.-16 с.