ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБ

Загрязнение воздушной среды котельными установками связано с выбросами в дымовую трубу токсичных газов SO₂, SO₃ и мелкодисперсной золы. Кроме того, при высоких температурах в ядре факела происходит частичное окисление азота с образованием окислов азота NO и NO₂. При неполном сгорании топлива в продуктах сгорания могут появиться оксид углерода и даже метан СН₄. основным показателем, характеризующим загрязнение воздушной среды

, является выброс вредностей в единицу времени.

Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере производится в соответствии с санитарными нормами СН-369-74 при неблагоприятных метеорологических условиях, а именно при опасной скорости ветра. Под опасной скоростью ветра понимают скорость, при которой концентрация вредных примесей на уровне обитания человека достигает максимальных значений.

Таблица 1 – Предельная допустимая концентрация вредных веществ в атмосфере населенных пунктов -ПДК

Загрязняющее вещество	Предельная допустимая концентрация, мг/м3
максимально- разовая	среднесуточная
Пыль нетоксичная	0,5	0,15
Сернистый ангидрид – SO2	0,5	0,05
Оксид углерода - CO	3,0	1,0
Диоксид азота – NO2	0,085	0,085
Сажа (копоть)	0,15	0,05
Сероводород	0,008	0,008
Бензопирен	-	0,1
		мкг/100 м3
Пентоксид ванадия	-	0,002
Фтористые соединения (по Фтору)	0,02	0,005
Хлор	0,1	0,03

 

В современных производственных и отопительных котельных дымовая труба служит не для создания тяги, а для отвода продуктов сгорания на определенную высоту, при которой обеспечивается рассеивание вредностей до допустимых санитарными нормами концентраций в зоне нахождения людей.

За стандарт качества воздуха приняты предельные допустимые концентрации (ПДК) различных токсических веществ. В таблице 1 приведены предельные допустимые концентрации вредностей, выбрасываемых котельными, для населенных мест. Предельные допустимые концентрации атмосферных загрязнений устанавливаются по двум показателям: максимально-разовому и среднесуточному. Максимально-разовая концентрация характеризует качество атмосференого воздуха при отборе пробы его в течение 20 мин, а среднесуточная – в течение суток. Расчеты ведутся по каждому вредному веществу в отдельности. При этом концентрация каждого из них не должна превышать значений, указанных в таблице 1. Дополнительным требованием, установленным Минздравом РФ, является условие, при котором сумма отношений концентраций вредностей к их КПД должна быть меньше или равна единице, т.е.

Определение минимальной высоты дымовой трубы рекомендуется производить в такой последовательности:

1. Определяется выброс SO₂ (г/с) (по резервному топливу – мазуту – см. Приложение 3).

 

где S^p – содержание серы в рабочей массе топлива, %;

μ_S – молекулярная масса SO₂ и S, их отношение равно 2.

2. Определяется выброс оксидов азота, рассчитываемый по NO₂ (г/с).

,

где β₁ – безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние качест-

ва сжигаемого топлива и способа шлакозолоудаления на выход оксидов

азота; β₁=0,85

k – безразмерный коэффициент, , где D_k – действительная паропроизводительность котла, т/ч;

 

В_р – расчетный расход топлива.

где Q_nk – полезная мощность парового котла;

n – количество устанавливаемых котлов.

- одного котла,

 

где Д_nk – паропроизводительность котла, кг/с (см. Приложение 2),

i_n, i_nв, i_kв – энтальпия пара, питательной воды, котловой воды, кДж/к;

i_n=2788 кДж/кг; i_nв=437 кДж/кг; i_kв=829 кДж/м;

- низшая теплота сгорания топлива (газа) (см. Приложение 3);

- к.п.д котельного агрегата, =0,9÷0,92;

=2.

 

Определяется диаметр устья дымовой трубы (м)

где V_ТР – объемный расход продуктов сгорания через трубу при температуре их в выходном сечении, м³/с (охлаждение продуктов сгорания в дымовой трубе не учитывается);

ω_вых – скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы (принимается 20-30 м/с при искусственной тяге и высоте дымовой трубы до 100 м).

где V_г =10 – выход продуктов сгорания при сжигании 1 м³ топлива, м³/с;

t_ух=180⁰С – температура продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы;

В_р – расчетный расход топлива, м³/с;

 

Определяется предварительная минимальная высота дымовой трубы (м)

где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности, составляет:

Для субтропической зоны Средней Азии ……………………..…………240

Для Казахстана, Средней Азии, Кавказа, Молдавии, Сибири,

Дальнего Востока …………………………………………………………..200

Для Севера и Северо-Запада Европейской части РФ, Урала,

Среднего Поволжья, Украины ……………………………………………. 160

Для центральной части Европейской территории РФ и в областях

со сходным климатом ………………………………………………………120

- предельные допустимые концентрации SO₂ и NO₂, принимаются по таблице 1.

z – число дымовых труб одинаковый высоты, устанавливаемых в котельной, 1 шт;

Δt – разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха, под которой понимается средняя температура самого жаркого месяца в полдень, ⁰С,

Определяются коэффициенты и υ_м:

Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f:

Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра υ:

При высоте дымовой трубы Н определяется максимальная приземная концентрация каждого из вредных веществ (SO₂, NO₂) по формулам

Проверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1, т.е.

Если указанное условие не соблюдается, следует увеличить высоту дымовой трубы, при которой безразмерная концентрация будет меньше или равна 1.

В соответствии со СНиП II-35-76 следует выбрать дымовую трубу из кирпича или железобетона из следующего ряда диаметров выходного отверстия: 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 4,4; 6,0; 6,6; 7,2; 7,8; 8,4; 9,0; 9,6 м. Высота дымовых труб должна приниматься 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150 и 180 м. Минимальный диаметр выходных отверстий кирпичных труб 1,2 м, монолитных железобетонных – 3,6 м.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Вариант	Расход пара на технологические нужды, t 2500C ДТ, т/ч	Расход пара на технологические нужды, t 1800C ДТ, т/ч	Расход теплоты на отопление и вентиляцию, QОВ, МВт	Расход теплоты на горячее водоснабжение, QГВ, МВт	Расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, TPO, 0С
					-26
					-27
					-28
					-29
					-30
					-31
					-32
					-33
					-34
					-35

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Основные расчетные характеристики котельных агрегатов ДЕ-14ГМ

Характеристика	ДЕ-4-14 ГМ	ДЕ-6,5-14 ГМ	ДЕ-10-14 ГМ	ДЕ-16-14 ГМ	ДЕ-25-14 ГМ
газ	мазут	газ	мазут	газ	мазут	газ	мазут	газ	мазут
Паропроизводительность, кг/с (т/ч)	1,15 (4,14)	1,87 (6,73)	2,88 (10,35	4,6 (16,56)	7,47 (26,88)
Давление пара, * МПа	1,37	1,37	1,37	1,37	1,37
Коэффициент избытка воздуха	1,05	1,1	1,05	1,1	1,05	1,1	1,05	1,1	1,05	1,1
КПД котельного агрегата, %	90,31	88,68	90,96	89,32	92,15	90,85	91,76	90,07	92,79	91,35
Объем топочной камеры, м3	8,01	11,2	17,14	22,5	29,0
Площадь поверхности нагрева, м2: радиационной	21,81	27,93	38,96	48,13	60,46
конвективной	48,51	68,04	117,69	156,0	212,4
Полная площадь поверхности стен топки, м2	23,8	29,97	41,47	51,84	64,22
Площадь поверхности нагрева экономайзера (ВТИ), м2	94,4	141,6	236,0	330,4	808,2
Температура газов за экономайзером, 0С
Тип топочного устройства (горелки)	ГМ-2,5	ГМ-4,5	ГМ-7	ГМ-10	ГПМ-16
Масса в объеме заводской поставки, т	8,0	9,6	13,2	18,2	24,4
Суммарное аэродинамическое сопротивление газоходов котельного агрегата, Па				1700,8	2753,3

*Пар насыщенный (t_н=194⁰С) или слабоперегретый (t_п=225⁰С).

 

 

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ 2

Основные расчетные характеристики котельных агрегатов ДКВР

Характеристика	ДКВР-2,5-13	ДКВР-4-13	ДКВР-6,5-13	ДКВР-10-13	ДУВР-20-13
твердое	газ, мазут	твердое	газ, мазут	твердое	газ, мазут	твердое	газ, мазут	твердое	газ, мазут
Максимальная производительность, кг/с)т/ч)	0,7 (2,6)	1,0 (3,6)	1,3 (4,6)	1,67 (6,0)	2,1 (7,5)	2,7 (9,7)	3,2 (11,5)	4,2 (15,0)	5,8 (21,0)	7,8 (28,0)
Давление пара, МПа	1,37	1,37	1,37	1,37	1,37
КПД котельного агрегата, %	80,7-83,7	88,8-90,2	80,4-84,3	88,5-90,6	81,5-85,2	89,0-91,2	85-86,8	88,8-91,3	84,4-86,4	89,5-91,8
Тип топочного устройства	ПМЗ-РПК	Горелки ГМГ	ПМЗ-РПК	Горелки ГМГ	ПМЗ-РПК	Горелки ГМГ	ПМЗ-ЛЦР ПМЗ-ЧЦР	Горелки ГМГ	ПМЗ-ЛЦР ПМЗ-ЧЦР	Горелки ГМГ
Площадь зеркала горения, м2	2,75	-	3,84	-	6,34	-	9,1	-	13,4	-
Площадь поверхности нагрева, м2: Радиационной	1,67				59,7
Конвективной
Площадь поверхности нагрева экономайзера (ВТИ), м2
Диаметр экранных и кипятильных труб, мм	51х2,5
Масса в объеме заводской поставки, т	7,1	9,0	12,5	15,6	27,4

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Расчетные характеристики некоторых твердых и жидких топлив

Бассейн, месторождение	Марка топлива	Класс	Состав рабочей массы топлива, %	Низшая теплота сгорания Qpн, МДЖ/кг	Максимальные	Температура плавкости золя, 0С	Приведенные	Выход летучих на горючую массу, %
Wp	Ap	Sop+k	Cp	Hp	Np	Op	влажность, Wpмакс, %	зольность, Асмакс,%	t1	t2	t3	влажность Wп,	зольность Ап,
Донецкий	Д	Р	13,0	21,8	3,0	49,3	3,6	1,0	8,3	19,59	18,0	31,5				0,664	1,113	44,0
	Г	Р	8,0	23,0	3,2	55,2	3,8	1,0	5,8	22,02	-	31,5				0,363	1,044	40,0
	Т	Р	5,0	23,8	2,8	62,7	3,1	0,9	1,7	24,20	8,0	31,5				0,207	0,983	15,0
Кузнецкий	Д	Р,СШ	12,0	13,2	0,3	58,7	4,2	1,9	9,7	22,82	13,5	25,0				0,526	0,578	42,0
Томусинские	1СС	Р	12,0	18,9	0,4	59,1	3,4	1,7	4,5	22,57	20,0	25,0				0,532	0,837	25,0
Черниговский	2СС	Р	12,0	18,9	0,4	59,1	3,4	1,7	4,5	22,57	20,0	25,0				0,532	0,837	25,0
Экибастузский	СС	Р	7,0	38,1	0,8	43,4	2,9	0,8	7,0	16,75	-	44,0				0,418	2,275	30,0
Подмосковный	Б2	Р	32,0	25,2	2,7	28,7	2,2	0,6	8,6	10,42	-	45,0				3,071	2,418	50,0
Печорский	Ж	Р	5,5	23,6	0,8	59,6	3,8	1,3	5,4	23,65	7,5	32,0				0,232	0,998	33,0
Кизеловский	Г	Р,К,М	6,0	31,0	6,1	48,5	3,6	0,8	4,0	19,68	8,0	40,0				0,305	1,575	42,0
Челябинский	БЗ	Р	18,0	29,5	1,0	37,3	2,8	0,9	10,5	13,94	-	45,0				1,291	2,116	45,0
Ирша-Бородинское	Б2	Р	33,0	6,0	0,2	43,7	3,0	0,6	13,5	15,66	36,0	15,0				2,107	0,383	48,0
Сучанский	Т	Р	5,0	22,8	0,5	64,6	2,9	0,8	3,4	24,24	7,0	33,0				0,206	0,940	19,0
Артемовское	БЗ	Р,СШ	24,0	24,3	0,3	35,7	2,9	0,7	12,1	13,31	30,0	36,0				1,803	1,825	50,0
Сланец ЭССР	Мелкий	13,0	40,0	2,6	24,1	3,1	0,1	3,7	10,93	-	-				1,189	3,660	90,0
Торф	Фрезерный	50,0	6,3	0,1	24,7	2,6	1,1	15,2	8,12	55,0	23,0				6,160	0,776	70,0
Мазут	Малосернистый	3,0	0,05	0,3	84,65	11,7	0,3	40,28	-	-	-	-	-	-	-	-
	Сернистый	3,0	0,1	1,4	83,80	11,2	0,5	39,73	-	-	-	-	-	-	-	-
	Высокосернистый	3,0	0,1	2,8	83,00	10,4	0,7	38,77	-	-	-	-	-	-	-	-

 

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ 3

Расчетные характеристики природных газов

Газопровод	Состав газа по объему, %	Низкая теплота сгорания сухого газа, кДж/м3	Плотность газа при нормальных условиях, кг/м3
СН4	С2Н4	С3Н8	С4Н10	С5Н12 и более тяжелые	N2	CO2
Саратов-Москва	84,5	3,8	1,9	0,9	0,3	7,8	0,8		0,837
Саратов-Горький	91,9	2,1	1,3	0,4	0,1	3,0	1,2		0,786
1-я нитка	93,8	2,0	0,8	0,3	0,1	2,6	0,4		0,764
2-я нитка	92,8	2,8	0,9	0,4	0,1	2,5	0,5		0,772
3-я нитка	91,2	3,9	1,2	0,5	0,1	2,6	0,5		0,786
Серпухов-Москва	89,7	5,2	1,7	0,5	0,1	2,7	0,1		0,799
Гоголево-Полтава	85,8	0,2	0,1	0,1		13,7	0,1		0,789
Дашава-Киев	98,9	0,3	0,1	0,1		0,4	0,2		0,712
Рудки-Минск-Вильнюс	95,6	0,7	0,4	0,2	0,2	2,8	0,1		0,740
Угерско-Львов, Угерско-Гнездичи-Киев	98,5	0,2	0,1			1,0	0,2		0,722
Брянск-Москва	92,8	3,9	1,1	0,4	0,1	1,6	0,1		0,776
Шебелинка-Днепропетровск	92,8	3,9	1,0	0,4	0,3	1,5	0,1		0,781
Шебелинка-Брянск-Москва	94,1	3,1	0,6	0,2	0,8	1,2	-		0,776
Кумертау-Ишимбай-Магнитогорск	81,7	5,3	2,9	0,9	0,3	8,8	0,1		0,858
Промысловка-Астрахань	97,1	0,3	0,1			2,4	0,1		0,733
Газли-Коган	95,4	2,6	0,3	0,2	0,2	1,1	0,2		0,750
Джаркак-Ташкент	95,5	2,7	0,4	0,2	0,1	1,0	0,1		0,748
Газли-Коган-Ташкент	94,0	2,8	0,4	0,3	0,1	2,0	0,4		0,751
Ставрополь-Невинномысск-Грозный	98,2	0,4	0,1	0,1		1,0	0,2		0,728
Сушино-Лог-Волгоград	96,1	0,7	0,1	0,1		2,8	0,2		0,741
Коробки-Лог-Волгоград	93,2	1,9	0,8	0,3	0,1	3,0	0,7		0,766
Карадаг-Тбилиси-Ереван	93,9	3,1	1,1	0,3	0,1	1,3	0,2		0,766
Бухара-Урал	94,9	3,2	0,4	0,1	0,1	0,9	0,4		0,758
Урицк-Сторожовка	91,9	2,4	1,1	0,8	0,1	3,2	0,5		0,789
Линево-Кологривовка-Вольск	93,2	2,6	1,2	0,7	-	2,0	0,3		0,782
Средняя Азия-Центр	93,8	3,6	0,7	0,2	0,4	0,7	0,6		0,776
Уренгой-Помары-Ужгород	98,4	0,1	-	-	-	1,2	0,3		0,838

ПРИЛОЖЕНИЕ 4