Расчет выбросов окислов азота

 

В топочной камере образуется в основном окись азота NО (более 95%). Образование двуокиси азота NО₂ за счет окисления NО происходит при низких температурах и требует значительного времени. Выброс окислов азота, г/с, рассчитывается по NО₂. Для котлов малой мощности [19]:

, (12.2)

 

где β₁ - безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние на выход окислов азота качества сжигаемого топлива и способа шлакоудаления,

β₁=1 для водогрейных котлов;

– параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на МВт теплоты, кг/МВт.

Для водогрейных котлов, работающих на природном газе

=0,11 кг/МВт

Подставляя найденные значения в формулу для нахождения количества вредного вещества получаем:

Для максимально-зимнего режима, при работе пяти котлов на номинальной мощности [19]:

 

г/с

 

Для летнего режима (неотопительный период), при работе одного котла только на нужды ГВС:

 

г/с

 

Расчет объема продуктов сгорания твердого топлива

Объем дымовых газов при нормальных условиях рассчитывается по формуле [19]:

 

, (12.3)

 

где V_RO2 – объем трехатомных газов;

V⁰_N2 – объем азота;

V⁰_H2O – объем воды;

V⁰ – теоретический объемный расход воздуха;

α = 1,1 – коэффициент избытка воздуха.

Объемы воздуха и продуктов сгорания при нормальных условиях при нормальных условиях газопровода Бухара-Урал:

 

V°=9,73 м³/м³; V_RO2=1,04 м³/м³ ; Vº_N2=7,7м³/м³; V_Н2О=2,18 м³/м³,

 

Объемный расход дымовых газов при нормальных условиях для зимнего режима:

 

(12.4)

 

Для летнего режима:

 

 

Из соотношения найдем объемный расход дымовых газов при рабочих условиях зимнего режима [19]:

 

, (12.5)

 

где Р_Н.У. = 760 мм.рт.ст. – атмосферное давление при нормальных условиях;

Т_Н.У. = 273 К – температура продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы при нормальных условиях;

Р_г = 740 мм.рт.ст. – атмосферное давление при рабочих условиях;

Т_ух.г. = (120+273)=393 ^о К - температура продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы при рабочих условиях.

При рабочих условиях летнего режима [19]:

 

 

Расчет концентраций загрязняющих веществ

 

Концентрация окислов азота для зимнего режима:

 

(12.6)

 

Концентрация окислов азота для летнего режима:

 

Высота дымовой трубы

 

Даже после очистки в дымовых газах остаются вредные вещества, особенно газообразные, количество которых может значительно превосходить предельно допустимую концентрацию (ПДК) этих веществ в атмосфере. Основным методом сниженияконцентрации выбросов на уровне земли является рассеивание их через высокие дымовые трубы. Из дымовых труб поток газов выбрасывается в высокие слои атмосферы, перемешивается с воздухом, за счет чего концентрация вредностей на уровне дыхания снижается до нормативного значения. К тому же окислы азота и серы, попавшие в атмосферу, там не накапливаются, т.к. под действием ультрафиолетового излучения сравнительно быстро происходит самоочищение [19].

Разность температур для зимнего режима:

 

(12.7)

 

где t_{нар.воз.}- принята при неблагоприятных условиях, тоесть температура воздуха самой холодной пятидневки в г. Челябинске (СНиП Строительная климатология).

Разность температур для летнего режима:

 

 

где t_{нар.воз.}- принята при неблагоприятных условиях, то есть среднесуточная самого жаркого месяца в г.Челябинске (СНиП Строительная климатология).

Уточняем скорость выхода дымовых газов для принятого диаметра 1,02м и используем ее для дальнейших расчетов:

Для зимнего режима:

 

(12.8)

 

Для летнего режима:

 

Для зимнего режима.

 

 

При ν_M ≥ 2 : n = 1,

При f < 100 :

 

 

Для летнего режима

 

При ν_M ≥ 2 : n = 1,

При f < 100 :

 

 

На котельной установлена дымовая труба высотой равной Н=30 м, и выходным диаметром d=1020мм.

Проверим выполнение условия .

Максимальная приземная концентрация вредных веществ при выбросе из одиночного источника для зимнего режима определяется по формуле [19]:

 

(12.9)

 

где А– коэффициент, учитывающий рассеивающие свойства атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях, определяется климатической зоной. Для Европейской территория России и Урала севернее 52º с.ш. А = 160;

М – расход выбрасываемого в атмосферу вещества, г/с, рассчитано выше в п.11.1.2;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для газообразных примесей F = 1;

ΔТ – разность температур выбрасываемых газов и атмосферного воздуха при неблагоприятных условиях (самый жаркий месяц);

V_Р – полный расход дымовых газов на срезе (устье) трубы, м³/с, рассчитан выше в п.11.1.3;

η = 1 – поправочный коэффициент на рельеф;

n и m - коэффициенты, учитывающие подъем факела над трубой, имеющие зависимости m от f и n от ν_м.

 

 

C_мNO2 = 0,081 мг/м³ < ПДК = 0,085 мг/м³

 

Максимальная приземная концентрация вредных веществ при выбросе из одиночного источника для летнего режима определяется по формуле:

 

(12.10)

 

 

C_мNO2 = 0,044 мг/м³ < ПДК = 0,085 мг/м³

 

Вывод: концентрация приведеных выбросов NO₂ в приземном слое при данной высоте трубы не превышает ПДК. Следовательно, высота дымовой трубы удовлетворяет требованиям зашиты окружающей среды.