7213
.pdf41
марные выбросы оксидов азота разделяются составляющие (с учетом разли-
чия в молекулярной массе этих веществ):
МNO |
= 0,8 × МNO |
, г/с, т/год |
(2.19) |
2 |
|
x |
|
MNO = |
0,13 ×MNOх , г/с, т/год |
(2.20) |
Расчет массы оксидов серы
Масса оксидов серы в пересчете на SO2 , г/с, т/год, выбрасываемых в атмосферу вместе с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени, рас-
считывается по формуле:
МSO2 = 0,02 Вкот Sr (1 - η'SO2) (1 - η"SO2 ) кп, |
(2.21) |
где Sr - содержание серы в рабочей массе топлива, %;
η'SO2 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива; прини-
мается при сжигании мазута - 0,02; газа - 0
η"SO2 - доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе по-
путно с улавливанием твердых частиц.
кп - коэффициент пересчета. Принимается:
при определении выбросов в граммах в секунду кп=103
при определении выбросов в тоннах в год кп=1
Расчет массы твердых частиц
Масса твердых частиц летучей золы и несгоревшего топлива, выбрасы-
ваемых в атмосферу с дымовыми газами котельной установки в единицу вре-
мени при сжигании мазута, вычисляется по формуле:
Мтвч = Вкот · f ·Аr · (1- ηз) · кп, г/с, т/год |
(2.22) |
где Аr – содержание золы в рабочей массе топлива, %;
42
η3 - доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях;
f – безразмерный коэффициент, зависящий от типа топки и вида топлива;
кп - коэффициент пересчета. Принимается:
при определении выбросов в граммах в секунду кп=103
при определении выбросов в тоннах в год кп=1
Значение Аr принимается по характеристике мазута, значение f = 0,01
η3 - по техническим данным применяемых золоуловителей (если они имеют-
ся)
Количество сажи, образующейся в топке при сжигании мазута в ре-
зультате механического недожога топлива и выбрасываемой в атмосферу,
определяют по формуле:
Мс = Мтвч – |
Мм.з., г/с, т/год |
|
|
|
|
|
|
|
(2.23) |
||||||
где Мм.з. – |
масса мазутной золы в пересчете на ванадий, поступающей в |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
×(1-η |
) |
|
|
η/ |
|
|
|
|
|
М |
м.з. |
= |
G |
|
× B |
× |
1- |
з.у. |
|
×к |
|
, г/ с, т/год |
(2.24) |
||
|
100 |
|
|||||||||||||
|
|
|
V |
кот |
о.с. |
|
|
|
|
|
п |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
атмосферу с дымовыми газами котельной установки. Рассчи-
тывается по формуле:
где Gv -количество ванадия, содержащегося в 1т мазута, г/т;
Gv может быть определено одним из следующих способов: - по результатам химического анализа мазута:
Gv = αv · 104, г/т |
(2.25) |
где αv -фактическое содержание элемента ванадия в мазуте, %.
-по приближенной формуле (при отсутствии данных химиче-
ского анализа) :
|
43 |
Gv =2222 · Аr , г/т |
(2.26) |
где Аr - содержание золы в рабочей массе мазута, %.
ηос – доля ванадия, оседающего с твердыми частицами на поверхностях нагрева котлов, которую принимают равной:
ηос = 0,07 – для котлов с пароперегревателями, очистка поверхностей которых производится в остановленном состоянии;
ηос = 0,05 – для котлов без пароперегревателей при тех же условиях очистки.
ηvзу – степень очистки дымовых газов от мазутной золы в золоулавли-
вающих установках, % . Определяют по формуле:
v |
|
|
1,05 |
|
|
η |
|
η |
|
- 2,32 · ηзу. общ. |
(2.27) |
зу = 0,076 · |
|
||||
|
|
|
зу. общ |
|
|
где ηзу. общ. – общая степень улавливания твердых частиц, образую-
щихся при сжигании мазута.
Эта зависимость действительна при 65% < ηзу. общ < 85%
кп – коэффициент пересчета:
при определении выбросов в г/с кп = 10-3;
при определении выбросов в т/год кп =10-6.
Расчет массы бенз(а)пирена
Масса бенз(а)пирена, поступающего в атмосферу с дымовыми газами котельной установки рассчитывается по формуле:
Мбп = сбп. Vc.г . Вкот . (1 - q4/100) . кп , г/с, т/год |
(2.28) |
44
где сбп – концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах в расчетном се-
чении газового тракта или месте отбора пробы;
Vс.г. - объем сухих дымовых газов в расчетном сечении газового тракта или месте отбора пробы , м3/ м3, м3/кг
Объем сухих дымовых газов при нормальных условиях рассчитывается по уравнению:
Vс.г. = V0N2 + VRO2 + V0 . (α - 1) - 0,0161 . V0 . (α - 1) |
(2.29) |
где V0 – теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгора-
ния топлива, м3/ м3, м3/кг (см. характеристику топлива);
V0N2, VRO2 - соответственно теоретический объем азота и объем трех-
атомных газов , образующихся при сжигании 1 м3 или 1 кг топ-
лива, м3/ м3, м3/кг (см. характеристику топлива);
a - коэффициент избытка воздуха в расчетном сечении газового тракта или месте отбора пробы.
кп – коэффициент пересчета при определении выбросов в г/с кп = 10-3
при определении выбросов в т/год кп = 10-6
Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах паровых котлов
малой мощности.
Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания мазута на
выходе из топки паровых котлов малой мощности определяется по форму-
лам:
при a//т = 1,08 – 1,25
см =10-3 × |
R × (0,34 + 0,42 × 10-3 × qv) |
× к |
× к |
× к , мг/м3 |
(2.30) |
|
3,8(× αт//-1) |
||||||
бп |
д |
р |
ст |
|
||
|
e |
|
|
|
|
45
при a//т > 1,25
см =10-3 |
× |
R × |
(0,172 + 0,23 × 10-3 × qv) |
× к |
|
× к |
|
× к , мг/м3 |
(2.31) |
|
1,14×(αт//-1) |
д |
р |
||||||
бп |
|
|
|
|
ст |
|
|||
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топки паровых котлов малой мощности определяется по
формулам:
при a//т = 1,08 – 1,25
г |
-3 |
|
0,059 + 0,079 × 10-3 × qv |
3 |
|
|
сбп |
=10 |
× |
|
× кд × кр × кст , мг/м |
(2.32) |
|
3,8(× α//-1) |
||||||
|
|
|
e |
т |
|
|
при a//т > 1,25
г |
-3 |
|
0,032 + 0,043 × 10-3 × qv |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
с |
=10 |
× |
|
× к |
д |
× к |
р |
× к |
ст |
, мг/м |
(2.33) |
|
1,14(× αт//-1) |
||||||||||||
бп |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
где R – коэффициент, учитывающий способ распыливания мазута для паромеханических форсунок R = 0,75;
в остальных случаях R = 1;
a//т – коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из топки;
qv – теплонапряжение топочного объема, кВт/м3. Рассчитывается по формуле:
|
Bp × |
r В |
|
× (1 - |
q4 |
) × Qr |
|
||
|
|
|
|
||||||
q v = |
Qi |
= |
|
с |
100 |
i |
(2.34) |
||
Vт |
|
|
|
V |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
46
где Вс – максимальный секундный расход топлива котельным агре-
гатом, м3/с, кг/с (см. раздел 1 [24 ];
Vт - объем топки, м3. Принимается по техническим характери-
стикам котла кр – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки котла на концентра-
цию без(а)пирена в продуктах сгорания топлива. Определяется по графику [4]
кд – коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов на концентрацию без(а)пирена в продуктах сгорания топлива.
Определяется по графику [4]
кст – коэффициент, учитывающий влияние ступенчатого сжигания на концентрацию без(а)пирена в продуктах сгорания топлива. Опре-
деляется по графику[4]
Расчет концентрации бенз(а)пирена в дымовых газах
водогрейных котлов.
Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания мазута на выходе из топки водогрейных котлов определяется по формулам:
при a//т = 1,05 – 1,25 и qv = 250 – 500 кВт/м3
м |
|
-6 |
|
R × |
(0,445 × qv - 28,0) |
|
|
|
3 |
|
||||
сбп |
=10 |
× |
|
|
|
|
× кд × кр × кст |
× ко |
, мг/м |
(2.35) |
||||
|
|
3,5 × (α//-1) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
e |
|
т |
|
|
|
|
|
|
м |
|
-6 |
|
|
R × |
(0,52 × qv -32,5) |
|
|
|
|
3 |
|
||
с |
|
=10 |
× |
|
|
|
|
|
× кд |
× кр × кст × |
ко , |
мг/м |
(2.36) |
|
|
|
|
|
3,5 × (α//-1) |
||||||||||
бп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
1,16 × e |
т |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
при a//т > 1,25 и qv = 250 – 500 кВт/м3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания природного |
||||||||||||||
газа на выходе из топки водогрейных котлов определяется по формулам: |
|
|||||||||||||
при a//т = 1,05 – 1,25 |
и qv = 250 – 500 |
кВт/м3 |
|
|
|
47
|
=10-6 |
|
|
R × |
(0,11 × q - 7,0) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
сг |
× |
|
|
|
v |
|
× к |
|
× к |
|
× к |
, мг/м3 |
(2.37) |
||
|
|
|
3,5 × (αт//-1) |
|
|
||||||||||
бп |
|
|
|
|
|
|
д |
р |
ст |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
при a//т > 1,25 и qv = 250 – 500 |
кВт/м3 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
=10-6 |
|
|
|
R × |
(0,13 × q -5,0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
сг |
|
|
× |
|
|
v |
× к |
|
× к |
|
× к |
, мг/м3 |
(2.38) |
||
|
|
|
|
3,5 × (αт//-1) |
д |
р |
|||||||||
бп |
|
|
|
|
|
|
|
ст |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
1,3 × e |
|
|
|
|
|
|
|
||
Коэффициент ко, учитывающий влияние дробевой очистки конвектив- |
|||||||||||||||
ных поверхностей нагрева на работающем котле, принимается: |
|
||||||||||||||
|
|
при периоде между очистками 12 ч |
ко = 1,5 |
|
|||||||||||
|
|
при периоде между очистками 24 ч |
ко = 2,0 |
|
|||||||||||
|
|
при периоде между очистками 48 ч |
ко = 2,5 |
|
2.4.3.Характеристика сточных вод котельных установок
Впоследние годы значительно возросло антропогенное загрязнение вод-
ного бассейна. Недостаточная обеспеченность очистными сооружениями,
низкий технологический уровень очистки сточных вод и эксплуатации очистных сооружений приводит к поступлению в водоемы промышленно развитых городов огромного количества загрязняющих веществ.
Например, предприятиями Н.Новгорода только в 2001 г. сброшено около
25 млн. м3 загрязненных вод.
Разнообразен и состав загрязнений.
По данным экологических служб Н.Новгорода ежегодный сброс в от-
крытые водоемы составляет:
сульфатов – свыше 25 тыс. т/ год хлоридов – свыше 18 тыс. т/ год нефтепродуктов – свыше 10 тыс. т/ год.
48
Основным поставщиком этих веществ в водоемы являются энергетиче-
ские предприятия – ТЭЦ и котельные. При этом, если на ТЭЦ имеются
очистные сооружения, то промышленные и отопительные котельные их практически не имеют.
Чтобы оценить воздействие котельных установок на водный бассейн,
необходимо знать, какие параметры стоков оказывают негативное воздей-
ствие на водоемы, приводит к отравлению и даже гибели гидробионтов Основными факторами, существенно влияющимими на процессы в во-
доемах, являются:
-температура воды;
-минералогический состав примесей;
-водородный показатель (рН );
-концентрация вредных примесей;
-концентрация кислорода;
Температура оказывает сильное воздействие на биоценоз в водоеме, из-
меняя темпы развития гидробионтов.
Важное значение в процессах самоочищения имеет кислородный ре-
жим водоемов. Потребность в кислороде на окисление органических веществ выражается значением ХПК (химическое потребление кислорода), а биоло-
гическая потребность - БПК. Обычно на практике используется пятисуточное
(БПК5) или полное (БПКполн) биохимическое потребление кислорода. При большом сбросе органических веществ в водоеме наступает большой дефи-
цит кислорода, а следовательно нарушается биоценоз, происходит накопле-
ние и загнивание органических веществ (анаэробные процессы), резко ухуд-
шается качество воды.
Наиболее благоприятный водородный показатель воды для гидробион-
тов – рН = 6,5 – 8,5. Водородный показатель не является постоянным, колеб-
лется в течение суток – ночью вода насыщается СО2 и рН снижается, днем СО2 потребляется при фотосинтезе и рН повышается.
49
Действие токсичных соединений на гидробионты зависит от их концен-
трации. При больших концентрациях (значительно превышающих ПДК)
наступает гибель гидробионтов, при меньших – изменяются обмен веществ,
темп развития, мутагенез, способность к размножению и др. Отдельные поппуляции, например зоопланктон, очень чувствительны к токсичным ве-
ществам и даже при незначительной их концентрации – гибнут. Это влияет на биоценоз в целом.
Таким образом, сброс сточных вод оказывает серьезное негативное воз-
действие на биоценоз в водоемах.
Рассмотрим котельные установки с позиции воздействия на водоемы.
Основными загрязнителями водного бассейна [25] являются стоки:
-водоподготовительных установок;
-топливного хозяйства;
-системы шлакозолоудаления;
-соляного хозяйства.
-продувочные воды;
-загрязненные воды от отмывок поверхностей оборудования;
-коммунально-бытовые и хозяйственные стоки;
-дождевые (ливневые) воды с территории котельной.
Загрязнение может быть тепловым и химическим.
Примеры загрязнений:
Тепловое – неразбавленные стоки продувок котлов (температура котло-
вой воды 1500С и выше в зависимости от давления пара), сброс загрязненно-
го неиспользованного конденсата.
Химическое – стоки химводоочистки, стоки мазутного хозяйства
(нефтепродукты), систем шлакозолоудаления, отмывочные воды, бытовые и дождевые воды.
50
Наибольшее загрязнение при эксплуатации котельных создают: стоки топливного хозяйства (при работе на твердом и жидком топливах), систем шлакозолоудаления (при работе на твердом топливе), стоки водоподготови-
тельных установок и продувочные воды (от паровых котлов).
Стоки топливного хозяйства при работе на твердом топливе содержат грубодисперсные примеси, а на жидком топливе – нефтепродукты.
Стоки систем шлакозолоудаления имеют место при работе на твердом топливе и содержат кроме грубодисперсных веществ микропримеси токсич-
ных соединений ванадия, бериллия, мышьяка, фтора.
Состав стоков водоподготовительных установок зависит от технологии обработки воды, включающей предочистку (фильтрация, коагуляция) и ион-
ный обмен (умягчение, снижение щелочности, солесодержания). Со сточны-
ми водами предочистки сбрасываются уловленные органические вещества и взвешенные вещества. Сток предочисток содержит шлам, состоящий из
Al(OH)3, Fe(OH)3, CaCO3, Mg(OH)2, Ca(OH)2 (в зависимости от схемы предо-
чистки).В результате ионного обмена в стоки выделяются соли, кислоты и щелочи. Сброс этих веществ приводит к существенному изменению солесо-
держания водоемов и изменению показателя рН.
С продувочной водой сбрасываются соли натрия и щелочные соедине-
ния NaOH и Na2CO3.
Количество сточных вод и их качественный состав определяются осо-
бенностями того участка технологического процесса, в котором они выделя-
ются.
Рассмотрим в качестве примера загрязнение водоемов стоками водопод-
готовительных установок, в частности химводоочистки.
Сточные воды от химводоочистки