РГР 6. РАСЧЕТ СОДЕРЖАНИЯ загрязняющих веществ В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

РГР 6. РАСЧЕТ СОДЕРЖАНИЯ загрязняющих веществ В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ



 

Теоретическая часть

 

При сжигании топлива в паровых котлах в атмосферу выбрасывается большое количество загрязняющих веществ: диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, твердые частицы [5]. В состав последних входит зола, коксовый остаток, бенз(а)пирен. Бенз(а)пирен относится к классу полициклических ароматических углеводородов, которые имеют высокую температуру кипения и с трудом поддаются разрушению.

Полициклические углеводороды не производятся промышленностью, а образуются в процессе горения. Благодаря чрезвычайной устойчивости при их систематическом образовании существует опасность накопления в природных объектах.

Суммарное массовое количество Мj загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), определяется по уравнению

 

Мj = СjVсгBpkп, (1.66 )

где Сj – массовая концентрация загрязняющего вещества j, в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха α0 =1,4 и нормальных условиях, мг/нм3;

Vсг- объем сухих дымовых газов, образующихся пр полном сгорании 1 кг (1 нм3) топлива, при α0 =1,4, нм3/кг топлива (нм3/нм3 топлива);

Bp – расчетный расход топлива; при определении выбросов в граммах в секунду Bp выражается в т/ ч (тыс. нм3/ч); при определении выбросов в тоннах в год берется в т/год (тыс. нм3/год); kп – коэффициент пересчета; при определении выбросов в грам-мах в секунду kп = 0,278 .10-3, при определении выбросов в тоннах в год kп = 10-6.

Расчетный расход топлива Bp, т/ч (тыс. нм3 /ч) или т/год (тыс. нм3/год), определяется по соотношению

Bp= (1- q4 / 100).В, (1.67)

где В - полный расход топлива на котел, т/ч (тыс. нм3/ч) или т/год (тыс. нм3/год); q4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, % (q4 = 10 %).

Значение В определяется по показаниям приборов или обратному тепловому балансу (при проведении испытаний котла). Расчет объема сухих дымовых газов проводится нормативным методом по химическому составу сжигаемого топлива [6]. Состав некоторых топлив приведен в Прилож. 2. При этом объем сухих дымовых газов (Vсг) при нормальных условиях определяется по уравнению

Vсг = Vг0 + (α – 1)V0- V0вод , (1.68)

где Vг0, V0, V0вод – соответственно объемы воздуха, дымовых газов и водяных паров при стехиометрическом сжигании одного килограмма (1 нм3) топлива, нм3/кг (нм3/нм3).

Для твердого и жидкого топлива расчет выполняется по химическому составу сжигаемого топлива:

 

V0 = 0,0889(Сr + 0,375Srор+к) = 0,265Hr – 0,0333Or , (1.69)

V0вод = 0,111Hr + 0,011124Wr + 0,0161V0, (1.70)

где Wr влажностьрабочей массы топлива, % мас.

Vг0 = 1,866.г + 375Srор+к) / 100 + 0,79 V0 +

+ 0,8 Nг / 100 + V0вод, (1.71)

где Сг,Srор+к , Hr, Nг, Ог – соответственно содержание углерода, серы (органической и колчеданной), водорода, азота и кислорода в рабочей массе топлива, % мас.

Для газообразного топлива расчет выполняется по формулам

V0 =0,0476(0,5CO + 0,5Н2 +1,5S(m +n4) CmHn - O2), (1.72)

V0вод = 0,01(Н2 + Н2S + 0,5S nCmHn + 0,124 dг.тп.) =

= 0,0161V0 , (1.73)

Vг0 = 0,01(CO2 + CO + Н2S + 0,5S mCmHn) + 0,79 V0 +

+ N2 / 100 + V0вод, (1.74)

где CO, CO2,, Н2 , Н2S, CmHn , N2 , O2 - соответственно содержание оксида углерода, диоксида углерода, содорода, сероводорода, углеводородов, азота и кислорода в исходном топливе, % мас.

m и n – число атомов углерода и водорода соответственно;

dг.тп. – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 нм3 сухого газа, г/нм3. Суммарное массовое количество оксидов азота NОх выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, в пересчете на NО2 (г/с, т/год), при сжигании природного газа определяются по формуле

 

МNОx = ВрNО2βкβtβα(1- βг)(1- βδ)kn, (1.75)

 

где Вр – расчетный расход топлива, нм3/с (тыс. нм3/год); Q – низшая теплота сгорания топлива, МДж/нм3, КNО2 –удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж; для паровых котлов КNО2 = 0,01 ÖD + 0,03, где D – фактическая производительность котла, т / ч, для водогрейных котлов КNО2 = 0,0113 ÖВрQ+ 0,03 , где βк - безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки( для дутьевых горелок напорного типа; βк = 1,0, для инжекционного типа βк = 1,6, для горелок двухступенчатого сжигания βк = 0,7; βt – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения

βt = 1+0,002(tгв – 30), где tгв – температура горячего воздуха; βα – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота, в общем случае значение

βα = 1,225 (при сжигании природного газа); βг- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота, βг = 0,16 √r, где r- степень рециркуляции дымовых газов,%; βδ- безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру, βδ =0,022; kn- коэффициент пересчета, при определении выбросов в г/с , kn =1; при определении выбросов в т/год

kn= 10-3.

Суммарное количество оксидов азота NОх в пересчете на NО2 (г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами при сжигании мазута определяются по формуле

МNОx = ВрNО2βtβα (1- βг)(1- βδ)kn, . (1.76)

Для паровых котлов КмNО2 = 0,01 ÖD + 0,01, для водогрейных КмNО2 = 0,0113 ÖВрQ + 0,01;

βt = 0,17 √r, βα = 1,113 (при сжигании мазута), βδ = 0,018.

Суммарное массовое количество оксидов серы Мso2 выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год) при сжигании мазута определяются по формуле

Мso2 = 0,02ВSr(1- η so2)(1 - η so2), (1.77)

где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год); Sr – содержание серы в топливе на рабочую массу,

% мас.; η so2 – доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле; ηso2 – доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоулавителе попутно с улавливанием твердых частиц. Ориентировочное значение η so2 при сжигании мазута – 0,02.

Оценка суммарного массового количества выбросов оксида углерода в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год) при сжигании мазута может бытиь выполнена по соотношению:

Мсо = 10-3ВСсо(1-q4 / 100), (1.78)

где Ссо – выход оксида углерода при сжигании топлива, г/кг (г/нм3) определяется по формуле

Ссо = q3RQ , (1.79)

где q3 - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %, q3 = 0,2;

R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, принимается для мазута – 0,65, для газа – 0,5.

Концентрация бенз(а)пирена в дымовых газах промтеплоэнергетических котлов малой мощности при использовании мазута в качестве топлива рассчитывается по формулам:

 

для α,,Т = 1,08 – 1,25

 

Cмбп = [ 10-3R(0,34 + 0,4210-3qv ) / exp3,8 (α,,Т – 1)]КДКРКСТ (1.80)

 

для α,,Т > 1,25

Cмбп = [10-3 R(0,172 + 0,23•10-3 qv ) / exp(1,14 (α,,Т – 1))]КДКРКСТ , (1.81)

где α,,Т – коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки; qV – теплонапряжение топочного объема кВт/м 3; КД – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания; КР – коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания; КСТ – коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию бенз(а)пирена в продуктах сгорания, R – коэффициет, учитывающий способ распыливания мазута для паромеханических форсунок R = 0,75, в остальных случаях R = 1.

Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в дымовых газах промтеплоэнергетических котлов малой мощности при использовании природного газа в качестве топлива рассчитывается по следующим формулам

 

для α,,Т = 1,08 – 1,25

 

Сгбп = [10-3 0,059+0,07910-3qv / exp (3,8 (α,,Т –1)]КД КрКст ; (1.82)

для α,,Т > 1,25

 

Сгбп = [10-3 0,032 + 0,04310-3qv / exp (1,14 (α,,Т – 1)]КД КрКст (1.83)

Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания мазута на выходе из топочной камеры водогрейных котлов определяется по формулам

 

для αТ = 1,05 – 1,25 и qV = 250 – 500 кВт/м3

 

Cмбп = [10-6 R(0,445 qv – 28,0 ) / exp (3,5 (α,,Т – 1)]КДКРКСТК0; (1.84)

для α²Т > 1,25 и qV = 250 – 500 кВт/м3

 

Cмбп = [10-6R(0,52 qv –32,5) / 1,16exp (3,5 (α,,Т –1)]КДКРКСТ К0 ; (1.85)

Концентрация бенз(а)пирена, мг/нм3, в сухих продуктах сгорания природного газа выходе из топочной камеры водогрейных котлов определяется по формулам:

 

для α²Т = 1,05 – 1,25 и qV = 250 – 500 кВт/м3

 

Сгб п= [10-60,11 qV – 7,0 / exp(3,5 (α,,Т –1)КДКРКСТ ; (1.86)

для αТ > 1,25 и qV = 250 –500 кВт/м3

 

Сгбп= [10-60,13 qV – 5,0 / 1,3 exp (3,5 (α,,Т –1)]КД КР КСТ. (1.87)

Для расчета максимальных и валовых выбросов по формуле (1.66) концентрации бенз(а)пирена, рассчитанные по формулам (1.76)-(1.87) приводятся к избыткам воздуха α = 1,4 по формуле

Сj = Сjизм α / α0 . (1.88)

 

Расчетная часть

Цель работы: определить количество загрязняющих веществ в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры.

Задание:

–рассчитать, основываясь на составе используемого топлива, количество диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота в дымовых газах на выходе из топки котла;

– построить графические зависимости коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов на содержание бенз(а)пирена в продуктах сгорания; определить по графикам значения коэффициентов Кд; Кр; Кст;

– рассчитать количество бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры в зависимости от параметров работы котла, приведенных в индивидуальном задании;

– построить графическую зависимость содержания бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания от варьируемого параметра.

1. По опытным данным строят графики, иллюстрирующие влияние различных факторов (относительной нагрузки, степени рециркуляции воздуха, доли воздуха, подаваемого помимо горелок) на величину эмпирических коэффициентов Кд, Кр, Кст. На оси абсцисс откладывается значение фактора, а на оси ординат – значение соответствующего коэффициента.

Исходные данные для построения первого графика:

 

Кд 2,2 1,8 1,7 1,30 1,0

Относительная

нагрузка котла 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

 

Исходные данные для построения второго графика:

 

Кр 1,0 1,4 1,5 1,7

Степень

рециркуляции 0 0,1 0,2 0,3

 

Исходные данные для построения третьего графика:

 

Кст 1,0 1,75 2,55 3,25

Доля воздуха,

подаваемого

помимо горелок 0 0,1 0,2 0,3

 

2. По полученным графикам находят значения коэффициентов Кд, Кр, Кст в соответствии с условиями индивидуального задания (табл. 1.7)

Т а б л и ц а 1.7

Варианты индивидуальных заданий

 

Параметрв котла
Тип и марка Промтеплоэнергетический ДЕ-10-14 ГМ Промтеплоэнергетический ДЕ-25-14 ГМ Водогрейный КВ-ГМ-20
Нагрузка от Дн 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1 0,8 0,7 0,5; 0,7; 0,8; 0,9; 0,9 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1 0,7
Теплонапряжение qv, кВт/м3
Коэффициент избытка воздуха, αт 1,15 1,10 1,14 1,18 1,22 1,2 1,1 1,10 1,12 1,14 1,16 1,1 1,12 1,2 1,10 1,13 1,15 1,18
Доля воздуха, подаваемого помимо горелок Нет 0,1 0,12 0,16 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 Нет
Тип форсунок Паромеханические (R = 0,75) Нет Паромеханиеческие (R = 0,75)
Вид топлива Мазут Природный газ Мазут
                           

 

3. В зависимости от типа котла и вида используемого топлива выбрают приведенные в теоретической части необходимые формулы для расчета и определяют по ним содержание бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания на выходе из топочной камеры.

4. Строят график зависимости изменения содержания бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания от значения одного из параметров работы котла.

 

Содержание отчета

· Титульный лист установленной формы

· Цель РГР и задания

· Расчеты и графики в соответствии с заданием;

· Выводы в соответствии с поставленной целью

· Список использованных литературных источников.

 

Контрольные вопросы

1. Какие загрязняющие вещества образуются при сжигании топлива в водогрейных и промтеплоэнегетических котлах?

2. Чем определяется различие в качественном и количественном составе выбросов?

3. Как рассчитывается суммарное содержание загрязняющих веществ на выходе из топки?

4. По какому соотношению можно найти объем сухих дымовых газов на выходе из топки котла?

5. Для чего проводятся расчеты количества количество диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота в дымовых газах на выходе из топки котла?

 

 


 

 

Раздел 2



Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.239.150.57 (0.019 с.)