Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций

13 марта 2013

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Кафедра ЭА и МЛК

Расчётно-практическая работа по теме:

“Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций”

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках,- нетоксичные диоксид углерода СО₂ и водородный пар Н₂О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются также свободные вещества, как оксид углерода СО, оксиды серы SO_n, азота NO_n, сажа, соединения свинца, канцерогенные вещества (бенз(а)пирен) и др.

3. РАСЧЕТ СУММАРНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА

Расход топлива одним колом, г/с,

,

где  — номинальная паропроизводительность i-го котла, , , ;

 — энтальпия пара при сжигании угля, , ;

 — энтальпия питательной воды, , ;

 — низшая теплота сгорания топлива, , ;

 — коэффициент полезного действия котла, ,

,

.

Суммарный расход топлива всеми котлоагрегатами тепловой станции , ,

,

.

4. РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Выбросы твердых веществ (золы), ,

,

где  — зольность топлива на рабочую массу, %, ;

 — безразмерный коэффициент, зависящий от типа топок и вида топлива, ;

 — коэффициент полезного действия золоуловителя, ,

.

Выбросы оксидов серы, ,

,

где  — содержание серы в топливе на рабочую массу, %, ;

 — доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива, ;

 — доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе, ,

.

Выбросы оксидов азота, ,

где  — количество оксидов азота, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, , ;

 — коэффициент, учитывающий степень снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений, ,

Расчет выбросов окиси углерода, ,

,

где  — количество оксидов углерода, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, , ;

   — потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %, ,

.

5. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Объем дымовых газов, выходящих из трубы за 1 с, ,

,

где  — температура уходящих газов, , ;

 — действительный суммарный объем продуктов сгорания на один кг топлива, ,

,

где  — теоретический объем продуктов сгорания соответственно трехатомных газов, азота, водяных паров и воздуха на 1 кг топлива, , ; ; ; ; ,

,

.

Диаметр устья дымовой трубы, м,

,

где  — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы, , ,

.

Предварительное значение минимальной высоты дымовой трубы, м,

,

где  — коэффициент, учитывающий метеорологические условия местности, ;

 — масса i-го вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, ;

 — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания твердых частиц в атмосфере, ; ;

 — максимальная разовая предельно допустимая концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе, , ; ; ;

 — фоновая концентрация i-го вещества, характерная для данной местности, , ;

 — разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси  и средней температурой окружающего атмосферного воздуха самого жаркого месяца  , , , ,

;

;

;

;

;

Принимаем

Из ряда кирпичных дымовых труб ;

6. ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ ВЫБОРА ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Действительная скорость выхода дымовых газов

,

где  — диаметр устья трубы, м,

Безразмерные параметры :

  ;

  ;

  ;

, так как >2

Максимальная приземная концентрация каждого вредного вещества:

  ;

;

  ;

  .

7. АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ИСТОЧНИКА ВЫБРОСОВ ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Расстояние ,м от источника выбросов, на котором приземная концентрация i-го вещества при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения :

,

где  — безразмерный коэффициент, при <100 и >2

  ;

,

, .

Значение опасной скорости ,м/с на уровне земли, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ:

При >2  

Приземная концентрация i-го вредного вещества , в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х, м от источника выброса при опасной скорости ветра :

,

атмосфера сжигание топливо примесь

где  — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения ,

для золы:

при , ,

;

при   ,

;

при   ,

;

при   , ;

при , ;

при , ;

для , , :

при   ,

;

при   ,

;

при   ,

;

при , , ;

при , , ;

при , , .

;

;

;

.

Результаты расчетов занесем в Таблицу 1.

Таблица 1 Значения концентраций вредных примесей

На основании полученных значений с_i построим график зависимости концентраций вредных веществ от расстояний источника выброса рисунок 1.

Рисунок 1 Зависимость приземной концентрации вредных примесей от расстояния источника выбросов.

ЛИТЕРАТУРА

Пугин Б.И. Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах тепловых станций: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2000. — 16 с.