Защита воздушного бассейна от вредных выбросов промышленных предприятий

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический

университет имени В.И. Ленина»

 

 

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

«Защита воздушного бассейна от вредных выбросов промышленных предприятий»

 

 

 

 

                                                                                         Выполнила:

студентка группы 5-7^x

Иванова А.В.

Проверил:  Махов О.Н.

 

 

 

 

 

 

 

Иваново 2012

Вариант №5

 

Исходные данные:

Тип турбин и их количество	Р-50-130
	ПТ-60-130 3шт
Место расположения	Рязань
Месторождение	Сучанский
Марка топлива	Т
Марка мазута	Малосернистый
Тип золоуловителя	Циклон
Степень очистки	75

 

При сжигании топлив в котельных и ТЭЦ в окружающую среду поступает значительное количество золы и дымовых газов, содержащих окислы серы и азота, углекислый газ и др. Это усугубляется тем, что ТЭЦ и котельные расположены в городах и поселках. Различные методы очистки топлива и дымовых газов не позволяют полностью защитить воздушный бассейн от воздействия вредных веществ. Поэтому они сочетаются с рассеиванием последних с помощью дымовых труб.

 

Выбор котельных агрегатов и определение объема продуктов сгорания

 

Производительность и число  энергетических котлов для блочной ТЭЦ выбираем по максимальному пропуску острого пара через турбины Р-50-130 и ПТ-60-130 с учетом собственных нужд и запасом до 3 % по расходу пара. Выбираем к установке четыре паровых котла марки Е-420-14.

Суммарную мощность пиковых котлов определяем по формуле:

МВт.

Выбираем к установке два котла марки КВ-ГМ-50 в качестве пиковых водогрейных.

Расход топлива на паровые котлы  для твердого топлива:

. 

Расход топлива на водогрейные  котлы для жидкого топлива:

.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания подмосковного угля:

Теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания мазута сернистого:

Определяем объемы продуктов горения для выбранных топлив:

        - объем трехатомных газов при сжигании угля

;

- объем трехатомных газов при сжигании мазута

;

- объем трехатомных газов при сжигании угля

;

- объем трехатомных газов  при сжигании мазута

;

- объем водяных паров при сжигании угля

- объем водяных паров при сжигании мазута

- объем избыточного воздуха при сжигании угля

;

- объем избыточного воздуха при сжигании мазута

.

Рассчитываем суммарный объем  продуктов горения при сжигании угля:

,

а также суммарный объем продуктов  горения при сжигании мазута:

.

Объемный расход продуктов сгорания от паровых котлов при нормальных условиях:       

.

Объемный расход продуктов сгорания от водогрейных котлов при нормальных условиях:

;

Суммарные присосы воздуха в пределах котла:

Da_к=0,05+0,03+0,1=0,18.

Объем присасываемого воздуха в  пределах парового котла при нормальных условиях:

V^ну_к = 54,07× 0,18 × 6,16 = 59,95 м³/с.

Объем присасываемого воздуха в  пределах водогрейного котла при нормальных условиях:

V^ну_к = 2831,3 × 0,18 × 10,21/3600=1,45 м³/с.

Объемный расход газов из парового котла при температуре газов t_ух:

V_г =(V^ну_г + V^ну_к)× (273 +t_ух) / 273= (508,91 + 59,95)× (273+150)/273=881,42 м³/с.

Объемный расход газов из водогрейного котла при температуре газов  t_ух:

V_г =(V^ну_г + V^ну_к)× (273 +t_ух) / 273= (10,54 + 1,45)× (273+150)/273=18,58 м³/с.

Учитываем присосы воздуха в  золоуловителях, внешних газоходах  и в дымовой трубе. Они ориентировочно оцениваются следующими величинами:

- при наличии электрофильтров Da_зу = 0,1;

- при наличии циклонов Da_зу = 0,05;

- во внешних газоходах на каждые 10 м длины при выполнении их из металла

Da_г = 0,01;

- других материалов Da_г = 0,02;

- в дымовой трубе Da_т =0,03.

 Присосы воздуха за пределами котла:

Da' = 0,15 + 0,01 + 0,03 = 0,19.

 Количество присасываемого воздуха в паровых котлах при нормальных условиях:

V^ну_в = В × Da^/ × V^o / 3600=54,07 × 0,19 × 6,16 =63,28 м³/с.

Количество присасываемого воздуха  при нормальных условиях в водогрейных котлах:

V^ну_в = В × Da^/ × V^o / 3600= 2831,3 × 0,19 × 10,21/3600 =1,53 м³/с.

 

Количество присасываемого воздуха  в паровых котлах в летний период при температуре воздуха 25 ^оС :

V_г = V^ну_в× (273 + t_в) / 273=63,28×((273 + 25)/273)= 69,07 м³/с.

Количество присасываемого воздуха  в водогрейных котлах в летний период при температуре воздуха 25 ^оС:

V_г = V^ну_в× (273 + t_в) / 273= 1,53×((273 + 25)/273)= 1,67 м³/с.

Количество присасываемого воздуха  в паровых котлах в зимний период при температуре воздуха 10 ^оС:

V_г = V^ну_в× (273 + t_в) / 273=63,28×((273 + 10)/273)= 63,59 м³/с.

Количество присасываемого воздуха  в водогрейных котлах в зимний период при температуре воздуха 10 ^оС  (3.10.)

V_г = V^ну_в× (273 + t_в) / 273= 1,53×((273 + 10)/273)= 1,59 м³/с.

Объемный расход и температура  газов с учетом присосов за паровыми котлами определяем согласно описанной ранее последовательности.

Плотность газов за паровым котлом:

           r_гк = 1,29 × (273 / (t_ух + 273)) × К_т =1,29×(273/(150+273))×1,03 = 0,8577 кг/м³.

Плотность присасываемого воздуха  в паровые котлы:

r_в =1,29 × (273 / (t_в + 273)) × К_т =1,29 × (273 / (25 + 273) × 1,03 = 1,217 кг/м³.

Массовый расход газов из паровых котлов:

m_г = V_г × r_гк =69,07 × 0,8577 = 59,24 кг/с.

Масса присасываемого воздуха в паровые котлы:

m_в = V_в × r_в =63,28 × 1,217 = 77,01 кг/с.

Пренебрегая влиянием температуры  газов на их теплоемкость, находим температуру газов с учетом присосов за котлом:

°С.

их плотность:

r₁ =1,29 × (273 / (t_в+ 273))× К^/ _т =1,29 × (273 / (79,35+ 273))× 1,013 =1,01 кг/м³,

.

Зная массовый расход газов и  их плотность, находим объемный расход газов из котла в устье дымовой трубы:

 м³/с.

Объемный расход и температуру газов с учетом присосов за водогрейными котлами определяем аналогично.

Плотность газов за водогрейными котлами

           r_гк =1,29 × (273 / (t_ух + 273)) × К_т =1,29 × (273/(150+273))×1 = 0,833 кг/м³.

Плотность присасываемого воздуха  в водогрейные котлы

r_в =1,29 × (273 / (t_в + 273)) × К_т =1,29 × (273 / (25 + 273)) × 1 = 1,181 кг/м³.

Массовый расход газов из паровых котлов:

m_г = V_г × r_гк= 1,67 × 0,833 = 1,39 кг/с.

Масса присасываемого воздуха в водогрейные котлы:

m_в = V_в × r_в =1,53 × 1,181 = 1,81 кг/с.

Пренебрегая влиянием температуры  газов на их теплоемкость, находим температуру газов с учетом присосов за котлом:

                °С.

и плотность

          r₁ = 1,29 × (273 / (t_в+ 273))× К^/ _т =1,29 × (273 / (79,29 + 273))× 1 =0,9997 кг/м³;

.

Зная массовый расход газов и  их плотность, находим объемный расход газов из водогрейного котла в  устье дымовой трубы:

 

Общий расход дымовых газов определяем как сумму дымовых газов после  паровых и водогрейных котельных агрегатов:

 м³/с.

 

Определение величины выбросов вредных веществ от котельных агрегатов ТЭЦ

 

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м, мг/м₃, при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x_м, м, от источника определяем по формуле:

 

Значение коэффициента А, соответствующее  неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимаем равным 160 - для Европейской территории России и Урала севернее 52° с. ш.       (г. Орел 52° 56΄ с.ш.)

Значения мощности выброса М, г/с, и расхода газовоздушной смеси V₁ ,м³/с, определены по формуле:   

138,1 м³/с.

При определении значения DТ, °С, мы приняли температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в, °С, равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82 Т_в=24,8°С, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г,°С, по действующим для данного производства технологическим нормативам равной Т_г=150°С.

°С.

Значение безразмерного коэффициента F принимаем равным F=3, как для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов менее 75 %.

Предварительно выбираем железобетонную дымовую трубу по типовым чертежам института «Теплопроект» с диаметром  D=4,2м, высотой Н=120м.

По найденному значению Н определяем значения коэффициентов m и n в зависимости от параметров f, ,  и f_e по формулам:

0,524;

12;

10,24.

858993,46.

Коэффициент определяем по формуле:

0,984.  

Коэффициент n при f<100 определяем в  зависимости от по рис. 3.2:

 при  ; 

Расстояние x_м, м, от источника выбросов, на котором приземная концентрация с, мг/м³, при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения с_м:

789,6.

где безразмерный коэффициент d при f<100 находится по формуле:

29,7

 при  .                                

Значение опасной скорости u_м, м/с, на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м, в случае f<100:

13,04 ,

при .  

При опасной скорости ветра u_м приземная концентрация вредных веществ с, мг/м³, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х, м, от источника выброса:

 ,

где s₁- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и коэффициента F.

Для :                                       

- при х, м, от источника выброса 500 м

0,86;

- при х, м, от источника выброса 789,6 м

1;

        Для  :

- при х, м, от источника выброса 1000 м

0,94;

- при х, м, от источника выброса 2000 м

0,62;

- при х, м, от источника выброса 3000 м

0,39;

- при х, м, от источника выброса 4000 м

0,26;

- при х, м, от источника выброса 5000 м

0,18.

   Для  и                                                                  

- при х, м, от источника выброса 10000 м

0,03;

- при х, м, от источника выброса 20000 м

0,009;

-   при х, м, от источника выброса 30000 м

0,005;

- при х, м, от источника выброса 40000 м:

0,003.

Определяем приземную концентрацию вредных веществ с_м, мг/м³, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х, м, от источника выброса:

.

Результаты расчета приземной  концентрации вредных веществ в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса представлены в табл. 2.

Мощность выброса М и высота H дымовой трубы, соответствующая заданному уровню максимальной приземной концентрации с_м при прочих фиксированных параметрах выброса, находится следующим образом.