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.