РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

В АТМОСФЕРУ

Расчет выбросов для котельных производительностью

Менее 30 тонн пара в час

Оксиды азота

При сжигании природного газа суммарное количество оксидов азота NO_x в пересчете на NO₂ (г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле

, (31)

где В_р − расчетный расход топлива, нм³/с (тыс. нм³/г); при работе котла в соответствии с режимной картой с достаточной степенью точности может быть принято В_р = В, где В – фактический расход топлива на котел; − низшая теплота сгорания топлива, МДж/нм³; − удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж.

Для паровых котлов

(32)

где D − фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

Для водогрейных котлов

(33)

где − фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВт, определяемая по формуле

, (34)

где − безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки.

Для всех дутьевых горелок напорного типа (т. е. приналичиидутьевого вентилятора на котле) принимается = 1,0.

Для горелок инжекционного типа принимается = 1,6.

Для горелок двухступенчатого сжигания (ГДС) = 0,7. − безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения

, (35)

где − температура горячего воздуха, °C; − безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота.

В общем случае значение =1,225. При работе котла в соответствии с режимной картой = 1.

Для котлов с напорными (дутьевыми) горелками или горелками ГДС при наличии результатов испытаний котла с измерением O₂и CO для более точного учета избытка воздуха используется формула

, (36)

где O₂ − концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %; − относительная тепловая нагрузка котла, равная или , где , , и − соответственно фактическая и номинальная тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, МВт, т/ч.

Снижение коэффициента (т. е. уменьшение выбросов NO_x) за счет снижения концентрации кислорода O₂ ограничивается ростом концентрации CO сверх 0,01 %. Увеличивать концентрацию кислорода O₂ для снижения не рекомендуется по причине роста потерь с уходящими газами q₂.

Для котлов с инжекционными горелками влияние избытка воздуха учитывается коэффициентом :

, (37)

где − разрежение в топке, кгс/м ² (мм вод. cт.).

− безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота. При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом

, (38)

где r − степень рециркуляции дымовых газов, %.

− безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру:

, (39)

где − доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха); k_п − коэффициент пересчета (при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 1; при определении выбросов в тоннах в год k_п = 10^-3).

При сжигании мазута суммарное количество оксидов азота NO_x в пересчете на NO₂ (г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле

, (40)

где − расчетный расход топлива, кг/с (т/год), определяемый по формуле

, (41)

где В − фактический расход топлива на котел, кг/с (т/год); q₄ − потери тепла от механической неполноты сгорания, %; − низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; − удельный выброс оксидов азота при сжигании мазута, г/МДж.

Для паровых котлов

, (42)

где D − фактическая паропроизводительность котла, т/ч.

Для водогрейных котлов

, (43)

где − фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, определяемая по [1].

Приведенные зависимости от D и справедливы для мазутов, поставляемых отечественными НПЗ.

При работе котла в соответствии с режимной картой = 1 в общем случае значение = 1,113.

При наличии результатов испытаний котла с измерением О₂ и СО для более точного учета избытка воздуха используют формулу

, (44)

где О₂ − концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %; − относительная тепловая нагрузка котла, равная отношению или , где , , и − соответственно фактическая и номинальная тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, МВт, т/ч.

При подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом

, (45)

где r – степень рециркуляции дымовых газов, %.

− безразмерный коэффициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру:

(46)

где δ − доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха); k_п − коэффициент пересчета (при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 1; при определении выбросов в тоннах в год k_п = 10^-3).

При слоевом сжигании твердого топлива для котлов, оборудованных топками с неподвижной, цепной решеткой, с пневмомеханическим забрасывателем и для шахтных топок с наклонной решеткой суммарное количество оксидов азота NO_х в пересчете на NO₂; (г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, рассчитывается по формуле

, (47)

где − расчетный расход топлива, определяемый по формуле (41), кг/с (т/год); − низшая теплота сгорания топлива, МДж кг; − удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/МДж; k_п − коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах в секунду k_п = 1; при определении выбросов в тоннах в год k_п = 10^-3.

Величина рассчитывается по формуле

, (48)

где − коэффициент избытка воздуха в топке, определяемый по формуле

, (49)

где O₂ − концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, % (при отсутствии информации о концентрации кислорода в дымовых газах за котлом можно принимать = 2,5); R₆ − характеристика гранулометрического состава угля (остаток на ситес размером ячеек 6 мм, %, принимаемый по сертификату на топливо); − тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м².

Величина определяется по формуле

, (50)

где F − зеркало горения, определяемое по паспортным данным котельной установки, м².

− безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на образование оксидов азота:

, (51)

где r − степень рециркуляции дымовых газов, %.

В связи с установленными раздельными ПДК на оксид и диоксид азота и с учетом трансформации оксидов азота суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие, расчет которых проводится следующим образом:

, (52)

, (53)

где и – молекулярные массы NO и NO₂, равные 30 и 46 соответственно; 0,8 – коэффициент трансформации оксида азота в диоксид.

Оксиды серы

Суммарное количество оксидов серы , выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), вычисляют по формуле

, (54)

где В − расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год); − содержание серы в топливе на рабочую массу, %; − доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле; − доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц.

Ориентировочные значения при сжигании различных видов топлива берутся из табл. 6.

Доля оксидов серы ( ), улавливаемых в сухих золоуловителях, принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях эта доля зависит от общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива :

, (55)

При наличии в топливе сероводорода к значению содержания серы на рабочую массу в формуле (35) следует прибавить величину

, (56)

где H₂S – содержание сероводорода в топливе, %, на рабочую массу.

Таблица 6

Ориентировочные значения при сжигании различных видов топлива

Топливо
Торф	0,15
Сланцы эстонские и ленинградские	0,8
Сланцы других месторождений	0,5
Экибастузский уголь	0,02
Березовские угли Канско-Ачинского бассейна:
для топок с твердым шлакоудалением	0,5
для топок с жидким шлакоудалением	0,2
Другие угли Канско-Ачинского бассейна:
для топок с твердым шлакоудалением	0,2
для топок с жидким шлакоудалением	0,05
Угли других месторождений	0,1
Мазут	0,02
Газ

Оксид углерода

Расчет количества выбросов СО выполняется по данным инструментальных замеров в соответствии с [1].

При отсутствии данных инструментальных замеров оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год), может быть выполнена по соотношению

(57)

где В − расход топлива, г/с (т/год); − выход оксида углерода при сжигании топлива, г/кг (г/нм³) или кг/т (кг/тыс. нм³), рассчитываемый по формуле

, (58)

где q₃ − потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %; R − коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимаемый для твердого топлива – равным 1,0, для мазута – равным 0,65, для газа – равным 0,5; − низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг, (МДж/нм³).

При отсутствии эксплуатационныхданных значения q₃, q₄принимаются по [1].

Ориентировочная оценка суммарного количества выбросов оксида углерода , (г/с, т/год) может проводиться по формуле

, (59)

где − количество оксида углерода, образующегося на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, кг/ГДж. Его значение принимается по табл. В2 [1]; q₄ − потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

6.1.4. Выбросы твёрдых частиц

Суммарное количество твёрдых частиц (летучей золыи несгоревшего топлива) , поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов (г/с, т/год), вычисляют по одной из двух формул:

(60)

или

, (61)

где В − расход натурального топлива, г/с (т/год); − зольность топлива на рабочую массу, %; − доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе), причем при отсутствии данных замеров можно использовать ориентировочные значения, приведенные в [13]; − доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях (в расчете не учитывается влияние сероулавливающих установок); − содержание горючих в уносе, %.

При отсутствии замеров расчет ведется по формуле (61), где q₄ − потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, % (при отсутствии данных можно использовать ориентировочные значения, приведенные в [1]); − низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; 32,68 − теплота сгорания углерода, МДж/кг.

Количество летучей золы ( ) г/с (т/год), входящее в суммарное количество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле

. (62)

Количество коксовых остатков при сжигании твердого топлива и сажи при сжигании мазута г/с (т/год), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле

. (63)