Параметры, характеризующие выбросы

Загрязняющих веществ

 

Тип топки	Вид топлива	f	k co	q 3,%	q 4,%
Топки с неподвижной решеткой С пневматическими забрасывателями топлива Шахтная   Теплогенератор, слоевая топка Котлы водогрейные	Уголь   Уголь Антрацит Уголь, торф, дрова Уголь Дрова Мазут газ	0,0023   0,0026 0,0088   0,0019 0,001, 0,005 0,02 0	1,0   0,7 0,7   2,0 16, 14 0,32 0,25	0,5   0,5–1 0,5–1   1–2 1–3, 1–3 0,5 0,5	10–40   3–6 3–6   1–2 1–3, 1–3 0 0

 

Пример 2. Определить количество твердых веществ, поступающих в атмосферу при сжигании каменного угля в топке с неподвижной решеткой. Расход топлива 200 кг/ч. Коэффициент полезного действия золоуловителя равен 0,7; А ^р = 28%.

Решение. Коэффициент для угля и топки с неподвижной решеткой равен 0,0023. Рассчитываем количество твердых веществ, поступающих в атмосферу:

 

М _тв = 200 · 0,0023 ∙ 28 (1 – 0,7) = 3,86 кг/ч.

 

Количество оксида углерода (II) рассчитывают по формуле

 

,

 

где  – расход топлива, кг/с, т/год;  – коэффициент, учитывающий выход вредного вещества при сгорании 1 т топлива или 1000 м³ газа;  – потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %

,

 

где  – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %;  – коэффициент, учитывающий потери теплоты, обусловленные наличием в топливе оксида углерода (II);  – теплота сгорания топлива (обычно берут низшую теплоту сгорания), МДж/кг, МДж/м³.

Коэффициент  принимается для твердого топлива 1,0, для газа – 0,5, для мазута – 0,65.

В отсутствие эксплуатационных данных значения ,  берут по табл. 4.2.

Ориентировочную оценку выбросов оксида углерода (II) проводят по формуле

 

,

 

где К_CO – количество оксида углерода (II), образующегося на единицу тепла при горении топлива, кг/МДж (см. табл. 7.2).

Пример 3. Определить количество оксида углерода (II), выделяемого при сжигании природного газа в камерной топке. Расход топлива 200 м³/ч. Теплота сгорания топлива 35 МДж/м³.

Решение. Количество окcида углерода, образующегося на единицу тепла, равно 0,25 кг/МДж (табл.7.2). Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива g ₄ = 0.

 

М _CO = 0,001∙200∙35∙0,25 = 1,75 кг/ч = 0,49 г/с.

 

Методы расчета количества оксидов азота зависят от вида топлива, мощности топочного устройства и его конструкции.

Рассмотрим наиболее простой метод, основанный на учете трех параметров работы – теплотворной способности топлива, расхода топлива, мощности установки:

,

где  – параметр, характеризующий выход оксидов азота на 1 МДж теплоты, кг/МДж;  – КПД газоочистных устройств.

Коэффициент  находят по табл. 7.3.

Таблица 5.3

Значение параметра  , характеризующего количество
оксидов азота, выделяющихся при горении топлива

Вид топлива	Тепловая мощность устройства
	2 кВт	10 кВт	20 кВт	100 кВт	1000 кВт	1000 кВт
Природный газ, мазут Антрацит Бурый уголь Каменный уголь Дрова	0,02 0,06 0,08 0,08 0,06	0,04 0,07 0,09 0,11 0,07	0,05 0,08 0,12 0,12 0,08	0,08 0,09 0,14 0,15 0,09	0,09 0,12 0,17 0,90 0,12	0,12 0,13 0,23 0,25 0,20

 

Пример 4. Рассчитать количество оксидов азота, выделяющихся при сжигании каменного угля в топке мощность 80 кВт. Теплотворная способность топлива 25 МДж/кг. Расход топлива 200 кг/ч. Газоочистка отсутствует, .

Решение.  В табл. 7.3 нет значения для топки мощностью 

80 кВт.   Необходимо уплотнить табл. 4.3 расчетным путем. Делают это следующим образом. Значение мощности, равное 80 кВт, лежит в интервале 20–100 кВт. Величины  соответственно равны 0,05; 0,08 кг/МДж. Таким образом, на 80 кВт приходится интервал 0,03 кг/МДж, на 1 кВт мощности горелки – 0,03/80. Определяем коэффициент  для мощности 80 кВт:

 

 = 0,05 + 0,03/80 (80–20) = 0,073 кг/МДж.

 

Рассчитываем количество оксидов азота:

 

М _NOx = 0,001∙200∙25∙0,073 = 0,37 кг/ч.

 

Выброс от котлоагрегатов находят по формуле

 

,

 

где К – коэффициент выхода оксидов азота на 1 т топлива,

 – паропроизводительность более 70 т/ч;

 – паропроизводительность менее 70 т/ч,

 

здесь ,  – фактическая и номинальная производительность котла на пару, т/ч;  = 0,5…2,0 – коэффициент, учитывающий эффективность рециркуляции топочных газов;  = 0,01–0,03 – коэффициент, учитывающий конструкцию горелок;  = 0,85–1,0 – коэффициент, учитывающий условия горения; r – степень рециркуляции дымовых газов, %.

Пример 5. Оценить погрешность расчета выбросов оксидов азота от котла ДКВР-10-13, работающего на природном газе, если прямые измерения показали массу выброса в количестве 2,54 кг/ч. Расход топлива 0,17 м²/с, теплотворная способность газа 36 МДж/м³.

Решение. Мощность тепловой установки составляет

 

N = 0,17∙36000 = 6120 кВт.

 

Уплотняем табл. 5.3 и находим значение коэффициента = 0,107 кг/МДж.

Определяем расчетный выброс и погрешность расчета Δ:

 

 = 0,107∙36∙0,17∙3600 = 2,36 кг/ч; Δ = (2,54–2,36)/2,54=0,07.

 

Массу оксидов серы, выделяющихся при сжигании жидкого или твердого топлива, рассчитывают по формуле

 

 

где  – содержание серы в топливе, %;  η₁ – для оксидов серы, связываемых золой топлива; сланцы – η₁= 0,5–0,8; угли – η₁ = 0,2–0,5; торф – η₁ = 0,15; мазут – η₁ = 0,02; газ – η₁ = 0; η₂ – КПД газоочистки.

При наличии в топливе сероводорода дополнительное выделение оксидов серы связано с окислением сероводорода:

 

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

 

где  – содержание сероводорода в газе, жидком топливе, %.

В отличие от промышленных энергетических установок, в которых сжигается топливо, в автомобильном транспорте выброс вещества не связан с определенными площадями, так как автомобиль – нестационарный источник загрязнения.

Автомобильные газы представляют собой сложную смесь токсичных веществ, основными из которых являются оксиды азота, оксиды углерода (СО), углеводороды, бензпирен, альдегиды.

Состав выхлопных газов зависит от типов двигателя, режима работы, технического состояния, качества топлива, а также уровня обслуживания.

Для оценки загрязнения атмосферного воздуха установлены удельные значения газовых выбросов (табл. 5.4).

Таблица 5.4