Оксиды и диоксиды азота

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ И. Т. ТРУБИЛИНА»

 

Кафедра «Прикладной экологии»

 

 

Расчетная работа

На тему:

 

«расчет ВЫБРОСов ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ОТ

СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ»

 

 

Вариант 24

 

 

ВЫПОЛНИЛА:

студентка гр. СТ-1822

Харатян М. С.

 

ПРОВЕРИЛА:  

Францева Т.П.

 

 

Краснодар, 2019

ЗАДАЧА:

На станции установлено 6 котлов, паропроизводительность каждого G = 1 т/ч, в которых сжигается топливо, с низшей теплотой сгорания

G^р_н = -9250 ккал/кг. Расход топлива на один котел В = 0,060 кг/с (В =11 352,96 т/год  – для 6 котлов). Сооружения по снижению вредных выбросов в атмосферу (золоуловители).

НЕОБХОДИМО ОПРЕДЕЛИТЬ:

1. Количество вредных выбросов при сжигании топлива(золы, оксида серы, оксида и диоксида азота, оксида углерода) водном котле.

2. Годовые выбросы вредных веществ при сжиганиитоплива (золы, оксида серы, оксида и диоксида азота, оксидауглерода) во всей установке (6 котлов).

3. Определить процентное соотношение годовых выбросов вредных веществ, поступающих в атмосферу от всей установки от массы сгоревшего антрацита  во всей установки на станции (6 котлов).

 

Сделать вывод о проделанной работе по всем пунктам расчета и об экологической безопасности используемого топлива на станции.

РЕШЕНИЕ:

 

1. Определим количество вредных выбросов при сжигании топлива (золы, оксида серы, оксида и диоксида азота, оксида углерода) в одном котле.

Зола

Количество золы и несгоревшего топлива, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:

 

М₃ = (В • А_р) / (100 - С_ун) • а_ун • (1 – ŋ₃), г/с,

 

где: А_р - зольность топлива на рабочую массу, %, (А_р = 20 %);

С_ун - содержание горючих веществ в уносе, %, (С_ун = 40%);

а_ун - доля золы топлива в уносе, (а_ун = 0,6);

ŋ₃ - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителе, (ŋ₃ = 0,79);

В - секундный расход топлива, г/с,(В = 60 г/с);

 

М₃ = (60 • 20) / (100 - 40) • 0,6 • (1 – 0,79) = 2.52  г/с.

 

Ответ: М_3­ = 2.52 г/с.

 

Оксиды серы

Количество оксидов серы, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле:

 

М_S02 = 0,02 S^р_общ • В • (1 - ŋ'sо) • (1 - ŋ"sо), г/с,

 

где: S^р_общ - содержание серы в топливе на рабочую массу, %, (S^р_общ = 0.8%);

    ŋ'sо - доля окислов серы, связываемая летучей золой в котле, (ŋ'sо = 0);

   ŋ"sо - доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителе совместно с улавливанием твердых частиц, (ŋ"sо = 0);

 

М_S02 = 0,02 •0.8 • 60 • (1 –0) • (1 –0) = 0.96 г/с.

 

Ответ: М_S02 = 0.96 г/с.

 

Оксиды и диоксиды азота

Количество оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу с дымовым газамипри сжигании всех видов топлива, определяется по формуле:

 

М_NO2=0,34 • 10^-7 • К • В • G^р_н(1 - g_н/100) • β₁(1 - Е₁r) •β₂ •βз • Е₂, г/с,

где: β₁ - коэффициент, учитывающий, влияние качества топлива на выход окислов азота и рассчитываемый для энергетических котлов на твердом топливе по формуле:

 

β₁ = 0,178 + 0,47N^r,

 

где:N^r - содержание азота на горючую массу топлива, %;

 

N^r= 100N^p / (100 - W^p - A^p),

 

где: N^p, W^p, А^р - содержание азота, влаги и золы на рабочую массу, %, (N^p = 0,7%;W^p = 10%; А^р = 20%);

 

N^r= 100•0,7 / (100 - 10–20) = 10%;

 

Найдем β₁:

 

β₁ = 0,178 + 0,47•10 = 6,48 ;

 

β₂ - коэффициент, учитывающий конструкцию горелок,(β₂= 1);

βз - коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления (βз =1);

r - степень рециркуляции дымовых газов, %, (r = 17,5%);

Е₁ - коэффициент, характеризующий влияние способа подвода рециркуляционных газов в топку на образованиеокислов азота, (Е₁ = 0,008);

Е₂ - коэффициент, учитывающий снижение выбросов окислов азота при ступенчатом подводе воздуха, (Е₂ = 0,805);

К - выход окислов азота, кг/т усл. топлива. Для котлов паропроизводительностью G до 70 т/ч:

 

К = (3,5 • G)/ 70,

где: G - номинальная тепловая производительность котла,т/ч, (G = 1 т/ч);

 

К = (3,5 • 1) / 70 = 0,05 кг/т усл. топлива;

 

Найдем М_NO2:

 

М_NO2=0,34 • 10^-7 • 0,05 • 60 • 38729,75• (1 –3,5/100) • 6,48• (1 –0,008 • 17,5) • 1 • 1 • 0,805 = 0,0171г/с;

 

Количество окиси азота равно:

 

М_NO = 0,13М'_NO2 = 0,13 • 0,0171 = 0,002223 г/с;

 

Количество двуокиси азота равно:

 

М_NO2 = 0,8М'_NO2 = 0,8 •0,002223 = 0,017784 г/с.

 

Ответ: М_NO = 0,002223 г/с; М_NO2 = 0,017784  г/с.

Оксиды углерода

Количество окиси углерода, выбрасываемое с дымовыми газами, определяется по формуле:

 

М _CO = 0,001 • С_со • В • (1 – g_н/100), г/с

где: С_CO - выход оксида углерода, кг/т, определяетсяпо формуле:

 

С _CO = (g₃ • R • G^p_н)/1013,

 

где: R - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты из-захимической неполноты сгорания топлива, (R = 1);

g_н - потери теплоты от механической неполноты сгорания,%, (g_н = 3,5%);

g₃ - потери тепла от химической неполноты сгорания, %, (g₃ = 1,5%);

G^p_н - теплота сгорания топлива, кДж/кг, (G^p_н = 38729,75 кДж/кг);

 

С_CO = (1,5 • 1 • 38729,75)/1013 = 57,35 кг/т,

 

Найдем М_CO:

 

М_CO = 0,001 • 57,35 • 60 • (1 – 3,5/100) = 3,32 г/с.

 

 

Ответ: М _CO = 3,32г/с.

2. Определим годовые выбросы вредных веществ при сжигании топлива (золы, оксида серы, оксида и диоксида азота, оксида углерода) во всей установке (6 котлов).

 

Зола

Определим количество золы и несгоревшего топлива, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами за год при работе 6 котлов:

     M₃= 2.52 • 6=15,12 г/с;

M₃ =15,12 • (365 •86400) =476 824 320 г/год.

 

Ответ: M₃ = 476 824 320 г/год.

 

Оксиды серы

Определим количество оксидов серы, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами за год при работе 6 котлов:

 

М_S02 = 0.96 • 6 = 5.76 г/с;

М_S02 = 5.76 • (365 •86400) = 181 647 360 г/год.

 

Ответ: М_S02 = 181 647 360 г/год.

 

Оксиды и диоксиды азота

Определим количество оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами за год при работе 6 котлов:

 

М_NO = 0,002223 • 6 = 0,013338 г/с;

М_NO = 0,013338 • (365 •86400) = 420 627, 17 г/год.

 

Ответ: М_NO 420 627 г/год.

Определим количество диоксидов азота, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами за год при работе 6 котлов:

 

М_NO2 = 0,017784 • 6 = 0,106704 г/с;

     М_NO2 = 0,106704 • (365 •86400)  3 318 921  г/год.

 

Ответ: М_NO2 = 3 318 921  г/год.

 

Оксиды углерода

Определим количество оксидов углерода, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами за год при работе 6 котлов:

 

М_CO =3,32• 6 = 19,92 г/с;

 

М_CO= 19,92• (365 •86400) = 619 591 680  г/год.

 

Ответ: М _CO = 619 591 680 г/год.

 

3. Определим процентное соотношение годовых выбросов вредных веществ, поступающих в атмосферу от всей установки, от массы сгоревшего антрацита во всей установки на станции (6 котлов).

а)Определим общее количество всех выбросов в атмосферу при работе 6 котлов за 1 год:

Х=M₃+M_SO2+M_NO+M_NO2+M_CO

X=476824320+181647360+420627+3318921+619591680

1281,8 т/год;

      б) Определим процентное соотношение годовых выбросов вредных веществ, поступающих в атмосферу при работе 6 котлов за 1 год при помощи пропорции:

 

B = 100%

X = Y%

B•Y = X•100

11 352,96 •Y = • 100

Y = 11.3%

Ответ: Y = 11.3 %

ВЫВОД:

В ходе расчетной работы были определены:

 

ü Количество вредных выбросов при сжигании антрацита  в одном котле.

 

ü Годовые выбросы вредных веществ при сжигании топлива во всей установке, состоящей из шести  котлов.

 

ü Процентное соотношение годовых выбросов вредных веществ, поступающих в атмосферу от всей установки от массы сгоревшего антрацита.

 

 

В ходе расчетной работы было доказано, что последствием эксплуатации данной установки является большое количество выбросов вредных веществ в атмосферу, которые негативно воздействуют как на здоровье человека, так и на состояние окружающей среды в целом.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что работа такой установки небезопасна.