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 Н2
О. 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
- 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.