Расчет выбросов оксидов углерода.

В недостаточно совершенных топочных устройствах или при неналаженном режиме сжигания топлива часть его горючих не окисляется до конечных продуктов, а образуются продукты неполного сгорания. Наиболее вероятным продуктом неполного сгорания всех видов топлива является окись углерода CO.

Массовый выброс оксидов углерода (г/с) в атмосферу с дымовыми газами котла вычисляется по формуле

 

M_CO =0,001 C_COB (1- q ₄ /100)

 

Где C_CO- выход оксида углерода при сжигании топлива (кг/тыс.м³)

C_CO=q₃RQ^р_н/1013

 

гдеq₃- потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, 0,5 %;

R- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. Для газа R=0,5;

Q^р_н- теплота сгорания натурального топлива ,кдж/м³ ;

q₄- потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %

Значения q₃,q₄ принимаем по данным укрупнённого расчета котлоагрегата.

 

C_CO=0,5 × 0,5 × 37346/1013=9,21 кг/тысм³

M^{ДКВР-20/13}_CO=0,001 ×   2 1 ×   3 8 6 = , 3 г с ;

 

Определение высоты трубы производится по формуле

 

 

Где p_п - поправочный коэффициент для расчета многоствольных труб, зависящий от числа стволов в трубе , отношения расстояния между ближайшими стволами на выходе к диаметру ствола (на выходе) и от угла наклона выходного участка выходного участка ствола к вертикальной оси . Для одноствольных труб p_п =1,0.

m - коэффициент, учитывающий условия выхода из устья трубы, значения которого принимаются в зависимости от скорости W₀ .

A- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы град^1/3, (для Республики Беларусь A =160)

M- суммарный выброс NO₂ из всех труб котельной, г/с

F- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние скорости осаждения примеси в атмосфере: для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых практически равно нулю , F =1;

ПДК - предельно допустимая концентрация в атмосфере NO₂, SO₂ или золы .( По СНиП для NO₂ (ПДК) равна 0,085 мг/м³)

С_ф- фоновая концентрация района, устанавливаемая органами санинспекции района;

z- число дымовых труб ;

V- суммарный объём дымовых газов;

  t- разность температур выбрасываемых газов и воздуха (последняя принимается по средней температуре самого жаркого месяца в полдень).

Т.к рассчитываемый котел работает на газе, то выбросов SO₂ нет, расчет ведется по NO₂.

Фоновую концентрацию принимаем в размере 20% от ПДК NO₂. Таким образом

 

С_ф=0,2 × 0,085=0,017 мг/м³.

 

Объем дымовых газов принимается по данным расчета котлоагрегата ДКВР-20/13. При сжигании объём дымовых газов выходящих за 1с из котла составит V=5,46 м³/с;

Приводя полученную цифру к нормальным условиям получим:

 

V^{ДКВР-10/13} = V_к × (t_ух+273)/273=5,46 × (140+273)/273=6,26 м³/с.

 

Среднюю температуру самого жаркого месяца в полдень принимаем 25 ^ОС.

Высота трубы составит:

 

 

Принимается ближайшая большая труба стандартной высоты 30 м .

Диаметр устья дымовой трубы:

 

 ,

 

где :

V _ТР – объёмный расход продуктов сгорания через трубу при расчётной температуре их в выходном сечении,

 

м³/с; V _ТР = V _Д =5,46 м³/с;

 

w_ВЫХ – скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы, принимается равной 25 м/с [1].

 

 

По СНиП II-35-76 выбирается кирпичная дымовая труба диаметром выходного сечения 1, 2 м.

 

Охрана труда и экология

 Паровые и водогрейные котлы должны удовлетворять нормам и требованиям по обеспечению безопасной их эксплуатации., которые изложены в соответствующих Правилах устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

 Конструкция котла и его основных элементов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации на расчетных параметрах в течение назначенного срока службы, а также возможность технического освидетельствования, очистки, промывки, ремонта и эксплуатационного контроля металла, фасонных и литых деталей, сварных соединений.

 Конструкция котла должна обеспечивать возможность равномерного прогрева и свободного теплового расширения его элементов при растопке и нормальном режиме работы.

 Каждый котел с камерным сжиганием топлива должен быть снабжен взрывными предохранительными устройствами, которые должны быть размещены и устроены так, чтобы при их срабатывании исключалось травмирование людей. Газоходы, через которые подаются отходящие газы, должны иметь взрывные клапаны такой конструкции, которая обеспечит безопасность обслуживающего персонала при их срабатывании. Горелочные устройства должны быть безопасны и экономичны. Должны обеспечивать надежное воспламенение и устойчивое горение топлива без отрыва и проскока пламени за пределы топки в заданном диапазоне режимов работы, не допускать выпадения капель жидкого топлива на под и стенки.

 Изготовление, монтаж, ремонт, а также реконструкция, модернизация котлов и их элементов должны выполнятся специализированными предприятиями и организациями, располагающими техническими требованиями, необходимыми для качественного выполнения работ. При изготовлении, монтаже и ремонте должна применяться система контроля качества, которая гарантировала бы выявление недопустимых дефектов, ее высокое качество и надежность в эксплуатации. Контроль качества сварки и сварных соединений включает:

1. проверку уровня квалификации и аттестации персонала;

2. проверку сборочно – сварочного, контрольного оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов;

3. контроль качества основных материалов;

4. контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии;

5. операционный контроль технологии сварки;

6. неразрушающий контроль качества сварных соединений;

7. разрушающий контроль;

8. контроль исправления дефектов.

 Основными методами неразрушающего контроля металла и сварных соединений котлов являются:

- визуальный и визуально – оптический;

- радиографический;

- ультразвуковой;

- капиллярный;

- прогонка металлического шара;

- гидравлическое испытание.

 При разрушающем контроле должны проводиться испытания механических свойств.

 Для управления работой котлов и обеспечения режимов эксплуатации они должны быть оснащены:

1. устройствами, предохраняющими от повышения давления (предохранительными устройствами);

2. указателями уровня воды (для паровых котлов);

3. манометрами;

4. приборами для измерения температуры среды;

5. запорной и регулирующей арматурой;

6. приборами безопасности.

 Каждый элемент котла, внутренний объем которого ограничен запорной арматурой, должен быть защищен предохранительными устройствами, автоматически предотвращающими повышение давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу.

 В качестве предохранительных устройств допускается применять:

1. рычажно – грузовые предохранительные клапаны прямого действия исключая их использование в транспортабельных котельных;

2. пружинные предохранительные клапаны прямого действия;

3. выкидные предохранительные устройства (гидрозатворы).

 Манометры, устанавливаемые на котлах и трубопроводах в пределах котельной, должны иметь класс точности не ниже 2,5.

 У водогрейных котлов для измерения температуры воды устанавливают термометры при входе воды в котел и на выходе из него. При наличии в котельной двух и более котлов термометры, кроме того размещают на общих подающем и обратном трубопроводах.

 Арматура, установленная на котлах и трубопроводах, должна иметь маркировку с указанием:

1. условного прохода;

2. условного или рабочего давления и температуры среды ;

3. направления потока среды.

 Каждый котел оборудуют следующими трубопроводами :

1. для продувки котла и спуска воды при остановке котла ;

2. для удаления воздуха из котла при растопке ;

3. для удаления конденсата из паропроводов ;

4. для отбора проб воды и пара ;

5. для ввода корректирующих (моющих) реагентов при эксплуатации (химической очистке) котла.

 Гидравлическому испытанию подлежат все котлы и их элементы после изготовления. Котлы, изготовление которых заканчивается на месте установки, транспортируемые на место монтажа отдельными деталями, элементами или блоками, подвергаются гидравлическому испытанию на месте монтажа.

 Гидравлическому испытанию с целью проверки плотности и прочности всех элементов котла, а также всех сварных и других соединений подлежат :

1. все трубные, сварные, литые, фасонные и другие элементы и детали, а также арматура, если они не прошли гидравлическое испытание на местах их изготовления; гидравлическое испытание не является обязательным для перечисленных элементов и деталей, если они подвергаются стопроцентному контролю ультразвуком или иными равноценными неразрушающими методами дефектоскопии ;

2. элементы котлов в собранном виде ;

3. котлы, пароперегреватели и экономайзеры после окончания их изготовления или монтажа.

 Пробное давление при гидравлическом испытании должно составлять 1,5 рабочего давления, но быть не менее 0,2 МПа (2 кг*с/см²) . Котлы, на которые имеются ГОСТы, должны испытываться давлением, указанным в этих ГОСТах.

 Для гидравлических испытаний должна применяться вода с температурой не ниже 278 К (5 ⁰С) и не выше 313 К (40 ⁰С).

 Котел считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

1. признаков разрыва ;

2. течи, слезок и потения на основном металле и в сварных соединениях;

3. остаточных деформаций.

 Время выдержки котла под пробным давлением должно быть не менее 10 мин. Падение давления во время испытания не допускается.

 Устройство помещений и чердачных перекрытий над котлами не допускается. Место установки котлов внутри производственных помещений должно быть отделено от остальной части помещения несгораемыми перегородками по всей высоте котла, но не менее 2 м, с устройством дверей. Для обслуживающего персонала в зданиях котельной должны быть оборудованы бытовые и служебные помещения в соответствии с санитарными нормами. Выходные двери из помещения котельной должны открываться наружу.

 Помещения котельной должны быть обеспечены достаточным естественным светом, а в ночное время – электрическим освещением. Помимо рабочего освещения в котельной должно быть аварийное электрическое освещение.

 Помещение котельной, котлы и все оборудование следует содержать в исправном состоянии и чистоте. Проходы в котельном помещении и выходы из него должны быть всегда свободными.

 Водно – химический режим должен обеспечивать работу котла и питательного тракта без повреждения их элементов в следствие отложений накипи и шлама, повышения относительной щелочности котловой воды до опасных пределов или в результате коррозии металла.

 Для жидкостных котлов должно быть установлено не менее двух циркуляционных насосов с электрическим приводом, из которых один должен быть резервным. Подача и напор циркуляционных насосов должны выбираться так, чтобы была обеспечена необходимая скорость циркуляции теплоносителя в котле.

 Жидкостные котлы должны быть оборудованы линией рециркуляции с автоматическим устройством, обеспечивающим поддержание постоянного расхода теплоносителя через котлы при частичном или полном отключении потребителя.

 Для восполнения потерь циркулирующего в системе теплоносителя должно быть предусмотрено устройство для обеспечения подпитки системы.