Расчёт высоты дымовой трубы

В составе отходящих газов присутствуют токсичные компоненты в твердом и газообразном состоянии. Рассчитанная схема газоочистки не обеспечивает очистку газов от газообразных токсичных компонентов, эта же схема осуществляет удаление дисперсных частиц до концентрации равной 26,39 мг/м³, что значительно ниже уровня ПДК.

 

Исходные данные:

Характеристики пылегазового потока:

-химический состав газовой смеси:

a_CO2=8%; a_O2=3,22%; a_CO= 15,64%; а_H2=0,5%; a_N2=72,64%.

- химический состав дисперсных частиц:

b_SiO2=6,53%; b_Fe2O3=37,5%; b_СaО=12,05%; b_С=33.58%; b_SO3=0.7%; b_MgO=4%; b_MnO2=1.9%; b_Al2O3=0,59%; b_so2=0.88%; b_с=2,64%.

- объёмный расход газовой смеси (при рабочих условиях), V=51.04 м³/с;

- концентрация дисперсных частиц на выходе из пылеулавливающего аппарата, z₂=15 мг/м³;

- температура газовой смеси, t_г=250 °C ;

- степень улавливания пылеулавливающего аппарата 99,85 %.

Климатический параметр:

- температура самого жаркого месяца, t_В=27 °C (T_В=300К).

Параметр температурной стратификации атмосферы:

- коэффициент температурной стратификации атмосферы, А=120, с^2/3*мг/(К^1/3*г).

Так как кроме данного предприятия есть другие промышленные предприятия, которые так же загрязняют окружающую среду, принимаем фоновое значение концентрации по данным СЭС.(таблица №8)

 

 

Фоновые и предельно допустимые концентрации вредных веществ:

Таблица №8

СФ.ii - фоновая концентрация вредного компонента в приземном слое для населённых мест, мг/м3	СПДК.ii - предельно допустимая максимальная разовая концентрация вредного компонента в приземном слое для населённых мест, мг/м3
Вредные твердые химические компоненты:
сФ,Al2O3=0,004	СПДК,Al2O3=0,04
сФ,Fe2O3=0,004	СПДК,Fe2O3=0,04
сФ,CaO=0,03	СПДК,CaO=0,3
сФ,MgO=0,05	СПДК,MgO=0,4
сФ,SO2=0,005	СПДК,SO2=0,5
сФ,SiO2=0,0005	СПДК, SiO2=0,005
сФ,C=0,05	СПДК,C=0,15
Вредные газообразные химические компоненты:
СФ,СО =3,00	СПДК,СО=5,00
СФ,SO2 =0,05	СПДК,SO2 =0,5

Определить:

1) для выбранной высоты стандартной дымовой трубы определить максимальные значения концентрации в приземном слое каждого из вредных компонентов:

c_{M, Al2O3}=? м; c_{M, Fe2O3}=? м; c_{M, CaO}=? м; c_{M, MgO}=? м; c_{M, SiO2}=? м; c_{M, C}=? м; c_M,SO2=? м; c_{M, CO}=? м;

 

2) выбрать необходимую высоту стандартной дымовой трубы:

h_ст=?;

 

Расчет:

Определение суммарного количества каждого вредного вещества, г/с, выбрасываемого в атмосферу, производим по следующим формулам:

М_ii =V*c_ii /1000, г/с

здесь

M_ii - суммарное количество каждого вредного вещества, г/с;

V - объемный расход газовой смеси (при рабочих условиях), м³/с;

с_ii - концентрация вредного компонента в дымовых газах, мг/м³;

нижний индекс ii - химическая формула вредного вещества.

Для твердых вредных компонентов (дисперсных частиц):

c_ii = z₂∙(b_ii /100),

z₂ - концентрация дисперсных частиц на выходе из пылеулавливающего аппарата, мг/м³;

b_ii - концентрация вредного компонента в пыли (в соответствии с химическим составом пыли), % по массе:

нижний индекс ii - химическая формула вредного вещества.

c _Al2O3= z₂∙(b_Al2O3/100)=21.77 ∙(0.59/100)=0.73мг/м³

c _Fe2O3= z₂∙(b_Fe2O3/100)= 21.77 ∙(37.5/100)=6.45мг/м³

c _CaO = z₂∙(b_СaО/100)= 21.77 ∙(12.05/100)=1.13мг/м³

c _MgO = z₂∙(b_MgO/100)= 21.77 ∙(4/100)=0.20мг/м³

c _SO2= z₂∙(b_SO3/100)= 21.77 ∙(0.88/100)=0.18мг/м³

c _SiO2= z₂∙(b_SiO2/100)= 21.77 ∙(6.53/100)=8.07мг/м³

c _C = z₂∙(b_С/100)= 21.77 ∙(0.88/100)=8.86мг/м³

для газообразных вредных компонентов:

если задана объемная концентрация - а_i.% по объему:

с_ii = (р_ii *10⁶)*(а_ii/100), где

ρ_ii - плотность газообразного вредного компонента ( при нормальных условиях) на выходе из пылеулавливающего аппарата, кг/м³;

а_ii - концентрация газообразного вредного компонента в пыли (в соответствии с

химическим составом очищаемого газа на выходе из пылеулавливающего аппарата), % по объему;

нижний индекс ii - химическая формула вредного вещества.

с_CO = (ρ_CO 10⁶)∙(а_CO/100) = (1,250∙10⁶)∙(28.5/100) = 35.6∙10⁴ мг/м³

с_SO2 = (ρ_SO2 10⁶)∙(а_SO2/100) = (1,150∙10⁶)∙(0.5/100) = 1.46∙10⁴ мг/м³

Суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с:

Для твердых вредных компонентов

М_Al2O3 = 51.04∙0.73/1000 = 0.0045 г/с

М_Fe2O3= 51.04∙6.45/1000 = 0.287 г/с

М_CaO= 51.04∙1.13/1000 = 0.0092 г/с

М_MgO = 51.04∙0.20/1000 = 0.03 г/с

М_SiO2 = 51.04∙8.07/1000 = 0.049 г/с

М_Na2O= 51.04∙0.07/1000 = 0.001 г/с

М_C= 51.04∙8.86/1000 = 0.02 г/с

Для газообразных вредных компонентов:

М_SO2 = 51,66∙1.46∙10⁴/1000 = 0.24 10³ г/с

М_CO = 51,66∙35.6∙10⁴ /1000 = 5.9∙10³ г/с

Выбираем диаметр устья стандартной дымовой трубы D_o=4.2 м.

Определяем среднюю скорость выхода газовой смеси из устья источника выброса w_o, м/с, по формуле:

 м/с, где

V- объемный расход газовой смеси, м³/с;

D_o- диаметр устья источника выброса, м.

Задаем высоту дымовой трубы h=120 м.

Для выбранной высоты стандартной дымовой трубы находим максимальную концентрацию в приземном слое каждого вредного вещества c_M,ii.

Так как < 100 и T > 0, максимальную приземную концентрацию вредных веществ для выброса нагретой газовой смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем определяем по формуле:

, где

А - коэффициент, зависящий от температуры стратификации атмосферы для неблагоприятных метеорологических условий, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, с^2/3*мг/(К^1/3*г);

М - суммарное количество вредного вещества ii, выбрасываемого в атмосферу из одиночной дымовой трубы, г/с; (М = М_ii);

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредного вещества ii в атмосферном воздухе; для пыли при средней степени улавливания более 90% F = 2; для газообразных примесей F = l.

m, n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовой смеси из устья источника выброса.

Коэффициент m определяется в зависимости от параметра f по формуле:

определяем параметр v_м:

тогда >2, n=3.

 

 

Согласно указаниям СН-369-74 максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности при опасных метеорологических условиях с_м достигается на оси факела выброса (по направлению среднего, за рассматриваемый период времени, ветра) на расстоянии х_м:

Так как F = 2, то х_м определяем по формуле.

,

где d - безразмерная величина, при v_м > 2:

 

Значение опасной скорости ветра u_м на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой имеет место наибольшая приземная концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе, принимаем в зависимости от значения параметра v_м:

При v_м >2

Анализ разных высот дымовых труб показывает, что высота дымовой трубы должна быть не менее 120 м. из стандартного ряда дымовых труб принимаем трубу высотой 120 м и диаметром 4.2 м.