Расчет валовых выбросов монооксида углеродаКонцентрацию монооксида углерода в дымовых газах расчетным путем определить очень сложно из-за зависимости процессов образования и окисления СО от способа сжигания топлива, режимных условий и даже отдельных конструктивных факторов. Поэтому в соответствии с [2] расчет валовых выбросов СО следует выполнять по данным инструментальных измерений. В качестве первого приближения массовый выброс монооксида углерода
где В – расход натурального топлива за рассматриваемый период, кг/с (м3/с); q 4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %. В свою очередь, удельный выход монооксида углерода
где q 3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, обусловленной содержанием СО в продуктах сгорания: для твердых топлив R = 1; для газа R = 0,5; для мазута R = 0,65. Значения q 3 и q 4 принимаются по эксплуатационным данным или по нормативному методу [1]. При сжигании газа и мазута с предельно малым избытком воздуха (α = 1,01 – 1,05) согласно [5] следует принимать q 3 = 0,15 %; при α >1,05 следует принимать q 3 = 0. при сжигании мазута рекомендуется считать q 4= 0,02 %. Для расчета валового выброса монооксида углерода за какой-либо определенный период времени (месяц, год) расход топлива подставляется в формулу (1.4) за рассматриваемый период времени. 4. Методика определения выбросов бенз(а)пирена С20Н12 Бенз(а)пирен (Б(а)П) – один из самых токсичных продуктов сгорания, относящихся к группе полициклических ароматических углеводородов. Это твердое кристаллическое вещество желтого цвета с температурой плавления 179 оС и кипения 500 – 570 оС. Б(а)П в зависимости от температуры продуктов сгорания может находиться в газообразном, жидком (аэрозоли) или твердом состоянии. Вместе с твердыми частицами возможно его частичное удаление из дымовых газов в системах золоулавливания. Определение концентрации Б(а)П в дымовых газах, также как и СО проводится только инструментальными измерениями []. Однако измерение концентрации Б(а)П в уходящих газах котлов производится только специализированными организациями в виду их трудоемкости. Поэтому важно расчетным методом определить ориентировочное содержание бенз(а)пирена в уходящих газах котлов. Методика расчета основывается на анализе и обобщении большого числа экспериментальных данных. 4.1. Расчет выбросов бенз(а)пирена для пылеугольных котлов [6] Концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов за золоуловителями при факельном сжигании углей
где А – коэффициент, характеризующий конструкцию нижней части топки (при твердом шлакоудалении А = 0,521);
Z – коэффициент, учитывающий снижение способности золоуловителей улавливать Б(а)П (для сухих аппаратов Z = 0,7, для мокрых аппаратов Z = 0,8). Методика дает погрешность определения концентрации Б(а)П приблизительно 20 %. 4.2. Расчет выбросов бенз(а)пирена для котлов малой мощности при сжигании твердых топлив [3] Концентрацию бенз(а)пирена в сухих дымовых газах котлов малой мощности при слоевом сжигании твердых топлив С БП (мг/нм3), приведенную к избытку воздуха в газах α = 1,4, рассчитывают по формуле:
где А - коэффициент, характеризующий тип колосниковой решетки и вид топлива; Коэффициент А принимают равным для углей и сланцев...................................... 2,5 для древесины и торфа................................ 1,5 Qir - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; R - коэффициент, характеризующий температурный уровень экранов; для t н ≥ 150 °С............................................... R = 350 для t н < 150 °С............................................... R = 290 где t н - температура насыщения при давлении в барабане паровых котлов или на выходе из котла для водогрейных котлов; (см. нормативный метод [1]); К д - коэффициент, учитывающий нагрузку котла;
К д =
где D н - номинальная нагрузка котла, кг/с; D ф - фактическая нагрузка котла, кг/с; К зу - коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)пирена золоуловителем и определяемый по соотношению
К зу = 1 - ηзу · Z, где ηзу - степень очистки газов в золоуловителе по золе, %; Z - коэффициент, учитывающий снижение улавливающей способности золоуловителем бенз(а)пирена: при температуре газов перед золоуловителем t 'зу ≥ 185 °С Z = 0,8 - для сухих золоуловителей Z = 0,9 - для мокрых золоуловителей при температуре газов перед золоуловителем t 'зу < 185 °С. Z = 0,7 - для сухих золоуловителей Z = 0,8 - для мокрых золоуловителей. Методика разработана по материалам экспериментов на котлах типа ДКВР-10, КЕ-10, ДКВР-4, КВТС-20, КС и КЧМ-3. Примеры расчета концентрации бенз(а)пирена в продуктах сгорания различных видов топлива приведены в Приложении [3].
5. Методы расчета валовых выбросов оксидов азота NOx Во всех существующих методиках расчет суммарного выброса оксидов азота 5 .1. Расчет выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций (СО 153 - 34.02.304-2003) Эти нормы предназначены для расчета валовых выбросов оксидов азота паровыми котлами производительностью от 75 т/ч и водогрейными котлами мощностью 58 МВт (50 Гкал/ч) и выше, сжигающими твердое, жидкое и газообразное топливо в факельных горелочных устройствах. Массовый выброс оксидов азота М, г/с
где В p – расчетный расход топлива, кг/с;
Удельные выбросы оксидов азота
Топливные оксиды азота рассчитываются по формуле
где
где FR – топливный коэффициент, равный отношению связанного углерода к выходу летучих на рабочую массу
где С св= 100- Wr - Ar - Vr, Nd – содержание азота в сухой массе топлива, %;
вихревой – прямоточной –
где
вихревых прямоточных При подаче в горелки пыли высокой концентрации значение Воздушные оксиды азота образуются в зоне максимальных температур, то есть там, где поля концентраций, скоростей и температур отдельных горелок уже выровнялись. Следовательно, Расчет
где
Уравнение (1.6) справедливо в диапазоне коэффициентов избытка воздуха 1,05 ≤ Температуру на выходе из зоны активного горения Для случая, когда рециркуляция дымовых газов через горелки отсутствует, формула для расчета температуры на выходе из зоны активного горения
где Qв – теплосодержание воздуха, поступающего через горелки, МДж/кг; (Vc)г – средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания 1 кг топлива, МДж/(кг·оС);
Приведенное уравнение решается методом последовательных приближений, так как в его правую часть входит При наличии рециркуляции дымовых газов расчет Величина воздушных оксидов азота Снижение величины топливных оксидов азота Соотношение между удельными выбросами и концентрацией оксидов азота определяют по формуле
где 5.2. Расчет выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций (РД 34.02.305-98) паропроизводительностью D = 30..75 т/час Для паровых котлов паропроизводительностью 30-75 т/ч и водогрейных котлов тепловой мощностью 35-58 МВт (30-50 Гкал/ч) используется следующий расчетный метод. Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO 2 в г/с (т), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, рассчитывается по соотношению:
где В – расход топлива, т усл. топл./ч (т усл. топл.);
для паровых котлов производительностью 30÷70 т пара/час:
где D Ф, D н – фактическая и номинальная производительности котла соответственно; β1 – коэффициент, учитывающий влияние содержания азота в топливе на выход оксида азота: * при αт ≤ 1,25
* при αт > 1,25
где N г– содержание азота на горючую массу, %; αт - коэффициент избытка воздуха в топке;
При сжигании жидкого и газообразного топлива значения коэффициента b1 принимаются по таблице 1. Таблица 1
β2 – коэффициент, учитывающий конструкцию горелок; для вихревых горелок β2 = 1, для прямоточных β2 = 0,85; β3 – коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления β3 = 1(твердое шлакоудаление); ε1 – коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркуляции дымовых газов на выход оксидов азота в зависимости от условий подачи их в топку при номинальной нагрузке и степени рециркуляции дымовых газов r менее 20 % принимают равными: - при сжигании газа и мазута и вводе газов рециркуляции * в под топки (при расположении горелок на вертикальных экранах)…………………………………….……………............... 0,0025, * через шлицы под горелками ….....................................................0,015, * по наружному каналу горелок …................................................ 0,025, * в воздушное дутье и рассечку двух воздушных потоков …..... 0,035; - при высокотемпературном сжигании1) твердого топлива и вводе газов рециркуляции * в первичную аэросмесь........................................................... 0,010, * во вторичный воздух............................................................... 0,005; - при низкотемпературном сжигании2) твердого топлива e1 = 0. При нагрузке меньше номинальной коэффициент e1 умножают на коэффициент f, определяемый по соотношению
Формула (26) справедлива при 0,5 _____________________ 1)Под высокотемпературным сжиганием понимают сжигание всех углей в топках с жидким шлакоудалением, а также с низшей теплотой сгорания, равной или более 23,05 МДж/кг, в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела, равной или более 1500 °С. 2)Под низкотемпературным сжиганием понимают сжигание твердого топлива с низшей теплотой сгорания менее 23,05 МДж/кг в топках с твердым шлакоудалением при температуре факела менее 1500 °С. ε2 – коэффициент характеризующий, снижение выбросов NО 2 при двухступенчатом сжигании, при подаче части воздуха помимо основных горелок, при условии сохранения общего избытка воздуха за котлом определяется по рисунку приложения Д1 [2]. r – степень рециркуляции дымовых газов, %; h аз – доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке; n o и n к – длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год; k п – коэффициент пересчета; при расчете валовых выбросов в граммах в секунду k п= 0,278; при расчете выбросов в тоннах k п = 10-3.
|
можно оценить по следующему выражению [5]
, (3.1)
- удельный массовый выход монооксида углерода при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива при эксплуатационных режимах работы котла, г/кг или кг/т (г/м3);
, (3.2)
, мкг/м3, приведенная к избытку воздуха в газах α = 1,4, рассчитывается по формуле
,
- КПД золоуловителя (по золе), %;
,
,
по сложившейся традиции ведут в пересчете на NO 2. В настоящее время существует несколько методик, позволяющих рассчитывать массовый выброс оксидов азота для различных типов котлов в зависимости от их производительности, вида сжигаемого топлива, режимных и конструктивных условий.
(5.1)
– теплота сгорания топлива, МДж/кг;
– удельный выброс оксидов азота в пересчете на NO2, кг/ГДж.
и воздушных 
оксидов азота
. (5.2)
, (5.3)
– безразмерный коэффициент, учитывающий характеристики топлива:
. (5.4)
,
– коэффициент, учитывающий влияние коэффициента избытка воздуха в горелке:
= (0,35 
+0,4)2 при 0,9 ≤ άг ≤ 1,3;
= (0,53 
+ 0,12)2 при 0,9 ≤ άг ≤ 1,3;
- коэффициент, учитывающий влияние доли первичного воздуха в горелке:
при 0,15≤ ά1 ≤0,55;
– коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов в первичный воздух (без учета снижения температуры в зоне активного горения):
при 0 ≤ R ≤ 30%;
- коэффициент, учитывающий влияние максимальной температуры на участке образования топливных оксидов азота:
при 1250 ≤ 
≤ 2050 К,
– коэффициент, учитывающий влияние смесеобразования в корне факела для горелок:
при 1,0 ≤ W 2/ W 1 ≤ 1,6;
при 1,4 ≤ W 2/ W 1 ≤ 4,0.
, подсчитанное по формуле (1.3), умножают на коэффициент 0,8. При этом долю первичного воздуха 
и соотношение W 2/ W 1 принимают равными тем значениям, которые были бы выбраны при обычной подаче пыли к горелкам первичным воздухом.
определяется в основном не особенностями горелок, а интегральными параметрами топочного процесса.
проводят по зависимости, учитывающей известное уравнение Зельдовича
, (5.5)
– температура на выходе из зоны активного горения, К;
– коэффициент избытка воздуха в зоне активного горения, условно принимаемый как сумма организованно подаваемого воздуха через горелки и присосов через нижнюю часть горелочной камеры, то есть
, (5.6)
≤ 1,4 и до температуры 
можно пренебречь.
, оС, имеет вид
(5.7)
– степень выгорания топлива в зоне активного горения (принимается по НМ);
– энтальпия топлива, МДж/кг;
– произведение коэффициента эффективности на суммарную поверхность, ограничивающую зону активного горения, м2;
– степень черноты топки в зоне максимального тепловыделения.
. Если расчетное значение 
по формуле (5.7) будет более чем на 50 оС отличаться от предварительно выбранной величины 
может быть снижена за счет уменьшения 
, (5.8)
- концентрация оксидов азота в пересчете на NO2 (г/м3) в сухих продуктах сгорания при стандартных условиях и при определенном избытке воздуха α = 1,4; 
- объем сухих дымовых газов при заданном избытке воздуха.
– коэффициент, характеризующий выход оксидов азота;
, (5.9)
, (5.10)
; (5.11)
. (5.12)
D ф/ D н 
